【内含PDF】如何研发性能优异的储氢材料？高压储氢吸附仪在储氢材料中的应用

 

氢是宇宙中分布最广泛的元素。氢气作为能源具有零碳排量、可再生以及高质量能量密度的优点，具备广泛应用的巨大潜力。为了实现“碳达峰”和“碳中和”目标，我国未来的能源结构将发生重大变化，氢能作为高效的清洁能源将占据重要地位。

氢能产业链主要环节包括氢气的制备、储存、运输和利用，处于产业链中段的氢气存储连接了氢气的生产和应用，是实现氢气大规模应用的关键技术和前提条件。

能否解决氢气安全有效存储和低成本高效率运输的问题是制约氢能大规模应用的决定性因素。目前储氢方式主要有高压气态储氢、低温液态储氢、有机液态储氢和固态储氢。其中，体积储氢密度高、工作压力低以及安全性好的固态储氢技术备受关注。而固态储氢技术应用的关键就在于研发吸脱氢性能优异的储氢材料。

 

固态储氢材料

储氢材料可按储氢机理分为物理吸附和化学吸收两大类。

1.物理吸附储氢材料

MOF    碳纳米管

1）物理吸附类储氢材料通常需要高比表面积、丰富的孔结构及较高的气体吸附能力，如MOF和多孔碳材料等。

2）由于物理吸附的储氢过程，这类材料往往在低温和相对较高的压力下具有更高的储氢量。

2. 化学吸收储氢材料

金属氢化物 配位氢化物

1）对于化学吸收类储氢材料，通常为金属氢化物和配位氢化物材料等。这类材料需要易与氢气作用并形成化学键，且需要具有较高的成键系数及较大的理论储氢容量。

2）通常这类材料需要一定的温度和压力来激活化学反应，从而实现氢气的吸收。

 

固态储氢材料吸脱附特性

固态储氢材料开发优化参数：

活化温度及压力条件

活化次数

最大储氢及脱氢容量

储氢速率快慢

脱氢速率快慢

储氢温度及压力条件

脱氢温度及压力条件

循环吸脱氢寿命

材料抗污染抗氧化性能…

 

固态储氢材料吸脱附特性要求：

储氢材料在更温和的条件下进行储氢或脱氢则更有利于材料的实际储氢应用。

对于化学吸收类储氢材料通常需要通过改性来降低材料的储氢及脱氢温度，而对于物理吸附类储氢材料则更关注材料的吸附能力以及材料如何在常温及相对较低的压力下实现材料的储氢性能。

对于化学吸收类储氢材料通常需要在相对较高的温度和压力下进行氢活化处理，材料活化条件越温和、活化次数越少则更能体现材料的适用性能。

无论是化学还是物理类的储氢材料，快速的储脱氢是材料性能的另一个重要指标，如何通过改性实现材料在更短时间内达到相对较高的吸附量及脱附量是实现材料改性的另一关键。

对于储氢材料的实际应用而言，材料的循环储脱氢性能及材料的使用寿命同样是评价储氢材料性能的关键。

 

 

固态储氢材料表征方案

固态储氢材料开发需要满足上述性能的改善，而如何精确可靠的表征材料的这些性能则是固态储氢材料开发或生产过程中关键的步骤。有效的表征材料的吸脱附特性则可以为材料改性提供方向以及实现材料质量评估。

高压储氢吸附仪可以实现材料在不同温度及不同的高压环境下对氢气的吸附行为检测，是有效表征材料吸脱附氢气的温度和压力、吸脱附量以及吸脱附速率等储氢材料关键性能的方法。

解决方案：

H-Sorb X600PCT高压储氢吸附仪

不锈钢厚壁高压微焊管路，配套VCR接口高压气动阀。

高压量程高精度数字量压力传感器，大小基体腔切换。

系统化实验步骤，减少操作误差。

原位预处理功能，避免氧化影响。

宽温度范围控制。

多实验参数调节。

H-Sorb X600PCT高压储氢吸附仪