【內(nèi)含PDF】如何研發(fā)性能優(yōu)異的儲(chǔ)氫材料？高壓儲(chǔ)氫吸附儀在儲(chǔ)氫材料中的應(yīng)用

氫是宇宙中分布最廣泛的元素。氫氣作為能源具有零碳排量、可再生以及高質(zhì)量能量密度的優(yōu)點(diǎn)，具備廣泛應(yīng)用的巨大潛力。為了實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰”和“碳中和”目標(biāo)，我國(guó)未來(lái)的能源結(jié)構(gòu)將發(fā)生重大變化，氫能作為高效的清潔能源將占據(jù)重要地位。

氫能產(chǎn)業(yè)鏈主要環(huán)節(jié)包括氫氣的制備、儲(chǔ)存、運(yùn)輸和利用，處于產(chǎn)業(yè)鏈中段的氫氣存儲(chǔ)連接了氫氣的生產(chǎn)和應(yīng)用，是實(shí)現(xiàn)氫氣大規(guī)模應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)和前提條件。

能否解決氫氣安全有效存儲(chǔ)和低成本高效率運(yùn)輸?shù)膯?wèn)題是制約氫能大規(guī)模應(yīng)用的決定性因素。目前儲(chǔ)氫方式主要有高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫、低溫液態(tài)儲(chǔ)氫、有機(jī)液態(tài)儲(chǔ)氫和固態(tài)儲(chǔ)氫。其中，體積儲(chǔ)氫密度高、工作壓力低以及安全性好的固態(tài)儲(chǔ)氫技術(shù)備受關(guān)注。而固態(tài)儲(chǔ)氫技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵就在于研發(fā)吸脫氫性能優(yōu)異的儲(chǔ)氫材料。

固態(tài)儲(chǔ)氫材料

儲(chǔ)氫材料可按儲(chǔ)氫機(jī)理分為物理吸附和化學(xué)吸收兩大類(lèi)。

1.物理吸附儲(chǔ)氫材料

MOF 碳納米管

1）物理吸附類(lèi)儲(chǔ)氫材料通常需要高比表面積、豐富的孔結(jié)構(gòu)及較高的氣體吸附能力，如MOF和多孔碳材料等。

2）由于物理吸附的儲(chǔ)氫過(guò)程，這類(lèi)材料往往在低溫和相對(duì)較高的壓力下具有更高的儲(chǔ)氫量。

2. 化學(xué)吸收儲(chǔ)氫材料

金屬氫化物 配位氫化物

1）對(duì)于化學(xué)吸收類(lèi)儲(chǔ)氫材料，通常為金屬氫化物和配位氫化物材料等。這類(lèi)材料需要易與氫氣作用并形成化學(xué)鍵，且需要具有較高的成鍵系數(shù)及較大的理論儲(chǔ)氫容量。

2）通常這類(lèi)材料需要一定的溫度和壓力來(lái)激活化學(xué)反應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)氫氣的吸收。

固態(tài)儲(chǔ)氫材料吸脫附特性

固態(tài)儲(chǔ)氫材料開(kāi)發(fā)優(yōu)化參數(shù)：

活化溫度及壓力條件

活化次數(shù)

最大儲(chǔ)氫及脫氫容量

儲(chǔ)氫速率快慢

脫氫速率快慢

儲(chǔ)氫溫度及壓力條件

脫氫溫度及壓力條件

循環(huán)吸脫氫壽命

材料抗污染抗氧化性能…

固態(tài)儲(chǔ)氫材料吸脫附特性要求：

儲(chǔ)氫材料在更溫和的條件下進(jìn)行儲(chǔ)氫或脫氫則更有利于材料的實(shí)際儲(chǔ)氫應(yīng)用。

對(duì)于化學(xué)吸收類(lèi)儲(chǔ)氫材料通常需要通過(guò)改性來(lái)降低材料的儲(chǔ)氫及脫氫溫度，而對(duì)于物理吸附類(lèi)儲(chǔ)氫材料則更關(guān)注材料的吸附能力以及材料如何在常溫及相對(duì)較低的壓力下實(shí)現(xiàn)材料的儲(chǔ)氫性能。

對(duì)于化學(xué)吸收類(lèi)儲(chǔ)氫材料通常需要在相對(duì)較高的溫度和壓力下進(jìn)行氫活化處理，材料活化條件越溫和、活化次數(shù)越少則更能體現(xiàn)材料的適用性能。

無(wú)論是化學(xué)還是物理類(lèi)的儲(chǔ)氫材料，快速的儲(chǔ)脫氫是材料性能的另一個(gè)重要指標(biāo)，如何通過(guò)改性實(shí)現(xiàn)材料在更短時(shí)間內(nèi)達(dá)到相對(duì)較高的吸附量及脫附量是實(shí)現(xiàn)材料改性的另一關(guān)鍵。

對(duì)于儲(chǔ)氫材料的實(shí)際應(yīng)用而言，材料的循環(huán)儲(chǔ)脫氫性能及材料的使用壽命同樣是評(píng)價(jià)儲(chǔ)氫材料性能的關(guān)鍵。

固態(tài)儲(chǔ)氫材料表征方案

固態(tài)儲(chǔ)氫材料開(kāi)發(fā)需要滿足上述性能的改善，而如何精確可靠的表征材料的這些性能則是固態(tài)儲(chǔ)氫材料開(kāi)發(fā)或生產(chǎn)過(guò)程中關(guān)鍵的步驟。有效的表征材料的吸脫附特性則可以為材料改性提供方向以及實(shí)現(xiàn)材料質(zhì)量評(píng)估。

高壓儲(chǔ)氫吸附儀可以實(shí)現(xiàn)材料在不同溫度及不同的高壓環(huán)境下對(duì)氫氣的吸附行為檢測(cè)，是有效表征材料吸脫附氫氣的溫度和壓力、吸脫附量以及吸脫附速率等儲(chǔ)氫材料關(guān)鍵性能的方法。

解決方案：

H-SorbX600PCT高壓儲(chǔ)氫吸附儀

不銹鋼厚壁高壓微焊管路，配套VCR接口高壓氣動(dòng)閥。

高壓量程高精度數(shù)字量壓力傳感器，大小基體腔切換。

系統(tǒng)化實(shí)驗(yàn)步驟，減少操作誤差。

原位預(yù)處理功能，避免氧化影響。

寬溫度范圍控制。

多實(shí)驗(yàn)參數(shù)調(diào)節(jié)。

H-Sorb X600PCT高壓儲(chǔ)氫吸附儀