制氢与储氢材料及其应用研究_工业技术

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前言

进入21世纪以来,随着科技的进步和人们对环境可持续发展的迫切要求,绿色清洁能源(如太阳能、风能、氢能等)替代传统化石能源的话题已经逐渐由理论研究步入现实生活。在

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第1章　绪论

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引言

进入21世纪以来,随着科技的进步和人们对环境可持续发展的迫切要求,绿色清洁能源(如太阳能、风能、氢能等)替代传统化石能源的话题已经逐渐由理论研究步入现实生活。在

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1.1　制氢材料

随着近年来新能源技术的不断发展,核能、太阳能、地热能、风能、生物能、海洋能和氢能等化石燃料以外的新型替代能源逐渐步入人们的日常生活,其中,氢能技术的发展最为引人

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1.1.1　氢的制取

氢的获取途径比较广泛,这是由于在大多数物质中,都有氢原子的存在,而如何使这些化合物中的氢原子变为单质氢成为获取氢气的关键。自1766年,英国物理学家和化学家卡文

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1.1.2　水解制氢材料

由于水解制氢材料种类繁多,反应机制各有不同,因此针对于水解制氢材料的元素组成,研究人员根据其化学性质将其分为金属、离子型氢化物、配位氢化物和氨硼烷及金属氨硼烷,

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1.2　NH3·BH3 制氢性能

氨硼烷(NH3·BH3, 简称AB)是一种独特的分子络合物,其理论储氢容量高达19.6wt.%,由Shore等人于20世纪50年代首次合成。反应式如下: 反应

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1.3　NH3·BH3 水解制氢机制

氨硼烷水解反应是在催化剂(过渡金属或固体酸)存在的条件下,一分子NH3·BH3 中与B连接的三个H 和两分子H2O 中的三个H 结合形成三分子H2 并放出。当在

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1.4　储氢材料

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1.4.1　储氢材料简介

储氢材料是指在一定温度和氢气压力下能够存储和释放氢气的一种功能材料。图1-3给出了一些常见储氢材料的基本数据。与液态氢和固态氢相比,储氢材料中存储的氢密度较大,

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1.4.2　储氢材料的电化学储氢原理

电化学储氢是通过使储氢材料与氢分子之间发生电化学反应来实现的,正向为充电时各电极上发生的反应,反向则是其逆反应。由工作原理图(见图1-4)可以看出:充电时,作为

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1.4.3　储氢材料的气态储氢原理

一般来说,储氢合金的吸/放氢过程可以理解为H 原子在合金中进/出的过程。图1-5给出了储氢合金吸/放氢过程的示意图,可以看出储氢合金的吸氢过程分为两个步骤,首先

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1.5　Mg-Ni系储氢合金

自1964年Mg2Ni合金被合成以来,其较高的储氢容量(3.67wt.%)、相对于纯Mg及其他镁合金的较温和的可逆吸/放氢温度和较好的储氢动力学性能使其被认为是

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1.6　RE-Mg系储氢合金

Mg基储氢材料除了纯镁及Mg-Ni系之外还包括RE-Mg系储氢合金,其理论气态储氢量达3.5wt.%～6wt.%,理论电化学放电容量达1000mAh/g。然而,

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1.7　制氢及镁基储氢材料未来的发展趋势

由于世界范围内能源危机加剧以及环境保护的迫切需要,寻找可再生的绿色能源成为当前世界亟待解决的问题。目前,氢能作为最理想的绿色能源之一,吸引了越来越多的科研工作者

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第2章　实验材料与方法

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2.1　实验试剂与仪器

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2.1.1　实验试剂

实验过程中所需试剂名称、规格以及来源等信息见表2-1。表2-1　实验所需主要试剂列表(https://www.daowen.com)

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2.1.2　仪器设备

实验过程中所需主要仪器设备见表2-2。表2-2　主要仪器设备型号及厂家(https://www.daowen.com)

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2.2　材料的制备与表征

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2.2.1　材料的制备

由于实验所制备的纳米催化剂具有很高的表面能,在空气中容易被氧化,且部分实验药品在空气中容易潮解,因此均将其保存在手套箱中并充入高纯氩气进行保护,使药品处于水氧含

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2.2.2　粉末X射线衍射分析(XRD)

X 射线衍射仪作为一种分析物质结构和组成的重要手段,在分析材料的晶体结构和晶胞参数等方面具有广泛的应用。本章中所有样品的XRD 分析均采用Rigaku D/ma

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2.2.3　扫描电镜分析(SEM)

采用SUPRA55场发射扫描电镜(SEM)对材料的表面形貌和微观结构进行分析,使用同步能谱仪(EDS)对催化剂组分进行分析。由于待测样品的导电性较差,为了得到更

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2.2.4　透射电镜分析(TEM)

采用JEM-2010透射电子显微镜(TEM)对催化剂的微观形貌和晶体结构进行分析,使用同步选取电子衍射花样(SEAD)和高分辨透射(HRTEM)对催化剂晶体结构

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2.2.5　X射线光电子能谱分析(XPS)

X 射线光电子能谱(X-ray photoelectron spectroscopy,XPS)是一种分析材料表面化学组成及化学状态的有效测试方法,本实验采用PH

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2.2.6　傅里叶变换红外吸收光谱(FT-IR)

红外光谱分析是确定化合物结构的辅助手段,是通过吸收峰的位置、形状、强度等信息确定样品官能团特征峰来预测分子结构的测试手段。本实验采用Nicolet6700型红外

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2.2.7　紫外可见吸收光谱(UV-vis)

紫外可见吸收光谱采用UV-vis2550 分光仪进行测试,光谱测试范围200～800nm,是基于分子内电子跃迁产生的吸收光谱进行分析的一种常见的光谱分析方法。化

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2.2.8　拉曼光谱分析(Raman)

拉曼光谱(Raman)是一种探索物质微观结构的重要研究方法,通过对拉曼谱图进行分析可以得到物质组成、结构、构象、形态等微观结的信息。在本研究中釆用激发光源是51

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2.2.9　热重分析(TGA)

差热分析测试是研究催化剂样品在在受热过程中的热稳定性。本研究的热失重曲线测试条件:N2 气氛,温度范围室温到800℃,升温速率10℃·min-1。(https:

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《制氢与储氢材料及其应用研究》简介

前言

目录

第1章　绪论

引言

1.1　制氢材料

1.1.1　氢的制取

1.1.2　水解制氢材料

1.2　NH3·BH3 制氢性能

1.3　NH3·BH3 水解制氢机制

1.4　储氢材料

1.4.1　储氢材料简介

1.4.2　储氢材料的电化学储氢原理

1.4.3　储氢材料的气态储氢原理

1.5　Mg-Ni系储氢合金

1.6　RE-Mg系储氢合金

1.7　制氢及镁基储氢材料未来的发展趋势

第2章　实验材料与方法

2.1　实验试剂与仪器

2.1.1　实验试剂

2.1.2　仪器设备

2.2　材料的制备与表征

2.2.1　材料的制备

2.2.2　粉末X射线衍射分析(XRD)

2.2.3　扫描电镜分析(SEM)

2.2.4　透射电镜分析(TEM)

2.2.5　X射线光电子能谱分析(XPS)

2.2.6　傅里叶变换红外吸收光谱(FT-IR)

2.2.7　紫外可见吸收光谱(UV-vis)

2.2.8　拉曼光谱分析(Raman)

2.2.9　热重分析(TGA)