为什么储氢金属可以储存氢气?

为什么储氢金属可以储存氢气?

一、储氢金属为何能储氢(论文文献综述)

王苏炜,肖磊,胡玉冰,张光普,高红旭,赵凤起,郝嘎子,姜炜[1](2021)在《纳米单质含能材料制备及其应用现状》文中提出纳米单质含能材料在武器弹药高效释能和可控反应方面应用广泛,已作为重要的提升国防技术水平的关键材料得到世界各国高度关注并争相研究。为了充分发挥含能材料的能量潜能、满足武器装备的高性能需求,并为我国纳米炸药领域的研究提供借鉴,基于国内外相关研究工作,综述了常规含能材料的纳米化制备工艺及其在火炸药领域的应用现状。首先,归纳梳理了针对高能燃料、单质炸药、强氧化剂与储氢材料等相适应的纳米化技术,并对其工艺特点和细化效果进行了分析;其次,对比讨论了纳米化后的单质含能材料与其他配方组分间的作用特性,并阐述其在推进剂、战斗部、火工品等应用场合的优越性;最后,从粒子分散、氧化失活、吸湿结块等角度提出当前限制纳米单质含能材料进一步发展的主要因素。附参考文献197篇。

赵建胜[2](2021)在《金属修饰的二维过渡金属碳化物(MXene)储氢体系的设计与研究》文中研究指明为了可持续发展的共同目标,采用清洁能源是重要的手段。氢能由于其清洁、高效的特殊性,被一致认为最为理想的清洁能源。然而气态氢气在日常的生活中的使用,一直被储存的问题所限制。高压的气态储氢方式,安全性能低且含量少。超低温的液态储氢方式,条件苛刻成本大。两种储氢的方式都不适用于日常生活,而固态储氢相对而言技术要求低、安全性高、密度大的特点,是一种理想储氢方式。在固态储氢中,二维材料由于其较大的比表面积一直是固态储氢材料的主力军。本论文采用与石墨烯结构相似的MXenes(Ti2C),其表面活跃的Ti原子对氢气有着强烈的吸附作用,用于储氢是非常好的基底材料。但是,强烈的吸附导致H2解离成为两个H原子占据更多的表面且释放困难,为了改善Ti2C储氢性能主要研究了不同金属对Ti2C储氢的影响,采用高浓度掺杂手段设计了高密度的储氢材料。本文主要研究内容如下:1、采用第一性原理研究了本征二维过渡金属碳化物(Ti2C)的储氢性能以及机制。详细介绍了模型的建立以及计算方法,研究了不同数量H2吸附的几何结构、吸附能,并通过电荷布局以及PDOS研究了H2吸附机制,为金属改性Ti2C的储氢性能做铺垫。2、研究单个金属修饰Ti2C对氢气吸附的影响。本文具体研究了Ti2C在碱金属(Li、Na、K)、过渡金属(Sc)以及稀土金属(La)分别修饰下吸附氢气的结构和数量以及吸附能,并通过电荷布局、差分电荷密度以及态密度图分析了吸附机理。研究发现,金属在整个吸附过程起到一个桥梁作用,其降低了Ti2C表面Ti原子的活性。对比发现,Li原子对改善Ti2C的储氢特性最显着,使得氢气以分子的形式吸附在金属原子周围,最大可吸附十个氢气质量密度为4.33wt%,吸附能为-0.26e V/H2释放容易,其掺杂改性适合储氢,为下文设计高密度储氢材料奠定了基础。3、基于本征以及金属修饰后Ti2C的储氢性能以及机制,设计了多个Li修饰Ti2C的高密度储氢材料,得到储氢量为6.21wt%。通过过渡态搜索(TS)的方法获得扩散势垒研究Li原子的扩散行为,来确定Li在表面的稳定以及是否发生团聚。采用垂直、倾斜以及平行于基底材料的H2来寻找最佳的吸附结构,计算了不同数量氢气分子吸附时的吸附能。为了证实所提出的储氢介质在热力学上是稳定的,采用分子动力学(AIMD)模拟。最后,计算了不同温度压力下储氢介质的储氢性质,采用巨正则系综定量了描述不同压力与温度下的氢气吸附数量。

黄文迪[3](2020)在《一类团簇储氢性能研究》文中研究说明近年来,与使用化石燃料有关的环境问题变得越来越严重。由于氢气可从水中轻松制备获取,而地球上海水资源及其丰富,而且氢气燃烧后产生水,十分清洁,并且又可以从燃烧获得的水种重新制备氢气,可循环往复使用,所以氢气正在成为化石能源的有前途的替代品,并成为未来最重要的新能源燃料。但是目前如何安全且高效的储运氢气是将氢气作为新能源燃料投入大规模使用的最大障碍。研究寻找到合适的储氢材料已经刻不容缓。像石墨烯等这类二维储氢材料,他们原本的质量轻,比表面积大,在储氢方面拥有很大优势。但是,单纯的石墨烯不能用作储氢材料,因为它对氢分子的吸附作用是物理吸附,并且吸附能太低不适合大量储氢。通过研究已经发现,石墨烯用Na,Ca,Sc和其他金属原子修饰以后大大提高了氢气的吸附能。但是,用于修饰石墨烯的金属原子很容易在它表面上形成团簇,形成团簇后的金属原子不但无法用来储氢,同时一定程度上降低了储氢质量比。在C60从理论和实验上完全确认的无机非金属笼状团簇后,C60的储氢潜力已被挖掘完毕。基于此,本文尝试寻找新的碳基团簇,发现了碳基团簇C20,本文利用第一性原理密度泛函理论对C20的储氢过程进行了研究,主要工作如下:首先,进行碱金属原子、过渡金属原子与轻金属原子等三种金属原子对富勒烯C20的修饰,但由于得到的优化后的结构的不稳定性,导致金属原子修饰的富勒烯C20在吸附H2分子的过程中结构分散从而无法有效吸附H2分子,发现单个富勒烯C20和金属原子修饰的富勒烯C20无法进行储氢与修饰储氢。其次,本文研究了Ti封端的碳原子链连接的富勒烯C20和Ti封端的硼和氮原子链连接的富勒烯C20,用碳链和硼氮链在C20的四个顶端连接,并用Ti原子在碳链和硼氮链的尾端进行掺杂,发现它们具有较强的储氢能力。计算结果为:Ti封端的硼和氮原子链连接的富勒烯C20中相应的氢质量密度为14.4wt%,它可以结合多达56个H2分子,平均结合能为0.34eV/H2;而Ti封端的碳原子链连接的富勒烯C20的吸氢能力也不俗,相应的氢质量密度为10.7wt%,它可以结合多达40个H2分子,平均结合能为0.30eV/H2。研究结果表明,钛封端的硼和氮原子链连接的富勒烯C20是具有H2吸附能的氢存储的最佳选择。最后,本文尝试用苯环连接两个C20,并通过金属Na原子和金属Sc原子修饰该结构,研究发现苯环连接的富勒烯C20可吸附60个H2分子,其相应氢质量密度为10.03wt%,平均结合能为0.22eV/H2,也是具有较好的储氢功能。本文研究结果为无法有效利用金属原子修饰的小团簇提供了另一种新的储氢思路与方法。

朱敏,欧阳柳章[4](2021)在《镁基储氢合金动力学调控及电化学性能》文中认为镁基合金储氢密度高且镁资源丰富,是固态储氢的良好工作介质,同时Mg-RE-TM储氢合金作为NiMH电池负极在电化学储能领域也有重要的应用。但镁基储氢合金存在吸/放氢温度过高、动力学性能缓慢的缺点,在电化学性能方面则面临循环稳定性差、工作温度区间窄等难题。本文结合近年来国内外的重要研究进展和本研究组的工作,总结了镁基储氢材料吸/放氢动力学调控及高性能Ni-MH电池镁基储氢合金负极的主要研究进展。首先阐述了镁基储氢合金吸/放氢反应主要调控方法及相应的机制;随后介绍了通过氢化反应原位生成多尺度多相复合结构调控吸/放氢动力学的方法,以及基于多尺度多相协同所创制的一系列具有良好宽温区电化学性能的A2B7型RE-Mg-Ni负极合金;最后揭示了Mg-Ni基非晶储氢合金负极材料的电化学性能衰减的新机理,并据此建立的电化学改善其性能的方法。

王玉放,庞越鹏,郑时有[5](2021)在《Mg(BH4)2储氢材料及性能研究进展》文中认为简单介绍了Mg(BH4)2在固态储氢材料中的重要地位,重点综述了改善其储氢性能的方法。目前主要的方法有四大类:向Mg(BH4)2中添加Ti基、Nb基、Ni基等过渡金属及其化合物添加剂形成具有催化作用的复合材料,通过纳米工程制备Mg(BH4)2纳米颗粒,Mg(BH4)2与其他金属氢化物、硼氢化物、铝氢化物等形成氢化反应复合材料,制备Mg(BH4)2衍生物等,并对这些方法改进后的关键储氢性能数据进行对比。同时阐述了各种方法对Mg(BH4)2性能影响的具体机理,为后续关于提升Mg(BH4)2储氢性能的研究方向进行了展望。

彭丹丹,张瑛,韩树民[6](2021)在《2种零维碳材料对Li-Mg-B-H体系储氢性能的影响》文中研究指明固态储氢材料中,Li-Mg-B-H体系因放氢路径简单以及具有较高的理论储氢量成为研究的热点,但仍面临着吸放氢反应过程中放氢温度高,放氢动力学性能差等问题。以金属Mg粉作为初始原料,添加2种不同种类的零维碳材料,通过氢化燃烧的方法制备了均匀分散的纳米镁基粒子;进一步采用高能球磨的方法,与LiBH4复合构建复合储氢材料2LiBH4-MgH2@C。研究发现,以上两步法构建的复合储氢材料的储氢性能得到了极大的改善。进一步通过研究吸/放氢动力学、热力学以及循环性能,探索了不同种类的零维碳材料对Li-Mg-B-H体系储氢性能的影响以及作用机制。研究表明,2种零维碳材料的添加不仅为反应粒子提供活性位点,促进储氢粒子的附着、锚定以及成核,同时能够在吸/放氢过程中有效抑制储氢粒子的团聚,进而对复合储氢材料的吸放氢性能起到了积极的促进作用。

刘红梅,徐向亚,张蓝溪,邬娇娇,刘东兵[7](2021)在《储氢材料的研究进展》文中认为氢能是一种高密度的二次清洁能源,用途广泛,而能否解决氢气安全有效存储和运输的问题是制约氢能大规模应用的决定性因素。综述了物理吸附类储氢材料和化学类储氢材料的研究进展,分析并对比了各类储氢材料的优缺点。指出了储氢材料的研究现状及面临的关键技术问题,并展望了储氢材料的应用前景和发展趋势。

雍辉,李玉钏,胡季帆,高金良,王帅[8](2021)在《镁基储氢合金的研究现状》文中研究表明镁基储氢合金由于储氢量高,价格低廉,无毒性,且安全性高等优势被认为是最有发展前途的金属基储氢材料。然而,由于Mg-H键很稳定,镁基氢化物不仅放氢动力学迟缓而且放氢温度较高。这些问题的存在使镁基储氢材料的应用仍难以实现。鉴于此,从镁基储氢合金的改性与应用角度,较全面地综述了其近十几年来的研究发展现状。

廖圣平[9](2021)在《船舶氢燃料储存技术分析》文中认为在应对全球气候变化的大背景下,船舶业资源消耗巨大、环境污染严重的情况.绿色无污染的氢能在船舶动力装置中的应用是大势所趋,而作为船舶氢能运用的关键环节,船用储氢技术仍然处于研究探索阶段,选择合理的储氢方案能使船舶达到节能高效的动力输出,从而达到船舶节能减排的目的.本文对比了船舶氢燃料储存的现状,针对当前主流的储氢方式进行比较,分析了不同船舶氢燃料储存技术的优缺点,提出能对储氢方式起改进作用的方法,并对未来船舶氢燃料储存进行了展望,认为固态储氢方式将具有很好的船舶运用前景.

殷卓成,杨高,刘怀,马青,郝军[10](2021)在《氢能储运关键技术研究现状及前景分析》文中进行了进一步梳理介绍了氢能开发领域中各类氢能储运关键技术及相关装备的应用现状,包括气氢(GH2)、液氢(LH2)、固氢(SH2)、有机液氢(LOHC)储运技术,天然气掺氢管道输送技术,相关储氢材料及设备,并结合储氢密度、安全性、操作便捷性、经济性,阐述了各类氢能储运技术与装备的优势及不足。指出液体和固体形式储氢密度高、安全、运输方便,有望与燃料电池技术结合,广泛应用于交通运输领域;天然气掺氢管道输送是氢能规模化、大面积区域性辐射应用的必然趋势,相关技术、标准需完善。最后提出了未来氢能储运技术及关键装备的发展方向。

二、储氢金属为何能储氢(论文开题报告)

(1)论文研究背景及目的

此处内容要求:

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例:

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

(2)本文研究方法

调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、储氢金属为何能储氢(论文提纲范文)

(1)纳米单质含能材料制备及其应用现状(论文提纲范文)

引 言
1 纳米单质含能材料的制备方法
    1.1 强氧化剂与单质炸药的纳米化制备方法
        1.1.1 物理粉碎法
        (1)高能机械球磨法
        (2)高速撞击流粉碎法
        (3)超音速气流粉碎法
        1.1.2 化学重结晶法
        (1)溶剂-非溶剂法
        (2)反相胶束法
        (3)溶胶-凝胶法
        (4)气相沉积法
        (5)超临界流体法
        (6)微流控结晶法
    1.2 高能燃料的纳米化制备方法
        1.2.1 电爆炸法
        1.2.2 直流电弧法
        1.2.3 自蔓延高温合成法
        1.2.4 高能固相球磨法
    1.3 储氢材料的纳米化制备方法
        1.3.1 高能固相球磨法
        1.3.2 纳米限域法
        1.3.3 液相化学法
        1.3.4 氢化化学气相沉积法
2 纳米单质含能材料的应用现状
    2.1 纳米单质含能材料的增效基础研究
        2.1.1 纳米强氧化剂及单质炸药
        (1)纳米强氧化剂及单质炸药的热解增效
        (2)纳米硝胺炸药的降感增效
        2.1.2 纳米高能燃料
        (1)纳米高能燃料对强氧化剂的热解增效
        (2)纳米高能燃料与单质炸药的热解增效
        2.1.3 纳米储氢材料
        (1)纳米储氢材料对强氧化剂的热解增效
        (2)纳米储氢材料对单质炸药的热解增效
    2.2 纳米单质含能材料在火炸药中的应用研究
        2.2.1 纳米强氧化剂及单质炸药
        2.2.2 纳米高能燃料
        2.2.3 纳米储氢材料
3 结束语

(2)金属修饰的二维过渡金属碳化物(MXene)储氢体系的设计与研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 固态材料储氢研究概述
    1.3 二维材料储氢研究
        1.3.1 石墨烯储氢研究现状
        1.3.2 类石墨烯储氢研究现状
        1.3.3 金属修饰二维材料储氢机理以及技术指标
    1.4 二维过渡金属碳化物储氢研究现状
        1.4.1 二维过渡金属碳化物结构以及应用
        1.4.2 二维过渡金属碳化物储氢研究
    1.5 本论文的内容
第二章 本征Ti_2C的储氢性能
    2.1 引言
    2.2 密度泛函理论(DFT)
    2.3 模型与计算细节
    2.4 二维Ti_2C吸附H_2分子的特性
    2.5 本章小结
第三章 单个金属修饰Ti_2C储氢性能的影响
    3.1 引言
    3.2 金属原子吸附在Ti_2C的结构和吸附能
    3.3 单个金属锂原子修饰Ti_2C的氢气吸附特性
        3.3.1 氢气的吸附结构和吸附能
        3.3.2 吸附机理分析
    3.4 金属原子(Na、K、Sc、La)修饰Ti_2C的氢气吸附特性
    3.5 本章小结
第四章 多个锂修饰Ti_2C的储氢材料设计
    4.1 引言
    4.2 锂原子分散吸附于Ti_2C
    4.3 氢气吸附于8Li/Ti_2C
    4.4 氢气的扩散
    4.5 氢气的解吸
    4.6 本章小结
第五章 总结与展望
参考文献
附录 1 攻读硕士学位期间撰写的论文
附录 2 攻读硕士学位期间申请的专利
致谢

(3)一类团簇储氢性能研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 氢能
    1.2 氢气的储存
        1.2.1 物理方式储氢
        1.2.2 化学方式储氢
        1.2.3 固态吸附储氢
    1.3 固态储氢材料研究概况
        1.3.1 金属有机骨架材料
        1.3.2 碳基储氢材料
        1.3.3 硼基储氢材料
    1.4 研究内容概述及文章结构
第二章 理论计算方法
    2.1 密度泛函理论
    2.2 交换关联泛函
    2.3 VASP软件介绍
    2.4 Material studio软件介绍
第三章 富勒烯C20的储氢可能性研究
    3.1 研究背景
    3.2 计算方法
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 单个富勒烯 C20与金属修饰富勒烯 C20的几何和电子结构
        3.3.2 金属修饰富勒烯C20上的氢分子吸附
    3.4 本章小结
第四章 链连接的富勒烯C20的储氢性能研究
    4.1 研究背景
    4.2 计算方法
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 钛封端链富勒烯C20的几何和电子结构
        4.3.2 氢分子在钛封端的富勒烯C20上的吸附
    4.4 本章小结
第五章 苯环连接的富勒烯C20储氢性能研究
    5.1 研究背景
    5.2 计算与方法
    5.3 结果与讨论
        5.3.1 金属原子修饰的苯环连接的富勒烯C20的几何和电子结构
        5.3.2 氢分子在金属原子修饰的苯环连接的富勒烯C20上的吸附
    5.4 本章小结
第六章 总结与展望
参考文献
附录 攻读硕士学位期间撰写的论文
致谢

(4)镁基储氢合金动力学调控及电化学性能(论文提纲范文)

1 镁基储氢合金吸/放氢反应动力学调控
    1.1 添加催化剂
    1.2 纳米化/纳米限域
    1.3 多相复合
2 宽温高性能RE-Mg-Ni基储氢合金Ni-MH电池负极材料
    2.1 A2B7型RE-Mg-Ni基电极合金的循环稳定性提升
    2.2 多相复合提高A2B7型RE-Mg-Ni系电极合金的宽温电化学性能
3 镁基非晶储氢电极合金的电化学性能
    3.1 镁基非晶储氢合金电化学性能和衰减机理
    3.2 提高镁基非晶储氢合金循环稳定性的新路径探索
4 结论与展望

(5)Mg(BH4)2储氢材料及性能研究进展(论文提纲范文)

1 添加过渡金属及其化合物添加剂
2 纳米工程制备Mg(BH4)2 纳米颗粒
    2.1 石墨烯为载体的Mg(BH4)2纳米颗粒
    2.2 Mg(BH4)2-CNTs(碳纳米管)复合材料
    2.3 MC-Niinsut Mg(BH4)2
    2.4 Mg(BH4)2-Ti3C2复合物
    2.5 纳米工程后的Mg(BH4)2复合体系储氢性能对比
3 制备氢化反应复合材料及其改性
    3.1 Mg(BH4)2-MBH4系统
    3.2 Mg(BH4)2-MHx系统
    3.3 Mg(BH4)2-MAl H4系统
4 Mg(BH4)2衍生物
5 总结

(6)2种零维碳材料对Li-Mg-B-H体系储氢性能的影响(论文提纲范文)

1 实验部分
    1.1 原料与仪器
    1.2 2种不同形貌零维碳材料的制备
    1.3 复合储氢材料的制备
    1.4 复合储氢材料的结构表征及性能测试
2 结果与讨论
    2.1 2LiBH4-MgH2@HCS/CA复合储氢材料结构表征
    2.2 2LiBH4-MgH2@HCS/CA复合储氢材料的热力学性能
    2.3 2LiBH4-MgH2@HCS/CA复合储氢材料的动力学性能
    2.4 2LiBH4-MgH2@HCS/CA复合储氢材料循环稳定性能
3 结 论

(7)储氢材料的研究进展(论文提纲范文)

1 物理吸附储氢材料
    1.1 碳基储氢材料
        1.1.1 活性炭
        1.1.2 碳纳米纤维
        1.1.3 碳纳米管
    1.2 无机多孔材料
    1.3 MOF材料
    1.4 COF材料
2 化学储氢材料
    2.1 金属-合金储氢材料
    2.2 氢化物储氢材料
    2.3 液体有机氢化物储氢材料
3 结语

(8)镁基储氢合金的研究现状(论文提纲范文)

1 镁基储氢合金的改性
    1.1 制备技术
    1.2 成分设计
    1.3 催化改性
    1.4 非晶化
    1.5 纳米限域
2 镁基储氢合金的应用
    2.1 车载储氢系统
    2.2 水解制氢
    2.3 储热材料
    2.4 可再生能源存储
3 结语

(9)船舶氢燃料储存技术分析(论文提纲范文)

1 压缩氢气在船舶中的应用现状及分析
2 液氢在船舶中的应用现状及分析
3 固态储氢在船舶中的应用现状及分析
4 船舶氢气储存方式优缺点及改进方法
5 结语

(10)氢能储运关键技术研究现状及前景分析(论文提纲范文)

1 氢能储运关键技术
    1.1 高压气氢储运
    1.2 低温液氢储运
    1.3 固氢储运
    1.4 有机液氢储运
2 天然气掺氢管道输送
3 氢能储运技术对比分析
4 思考与展望

四、储氢金属为何能储氢(论文参考文献)

  • [1]纳米单质含能材料制备及其应用现状[J]. 王苏炜,肖磊,胡玉冰,张光普,高红旭,赵凤起,郝嘎子,姜炜. 火炸药学报, 2021(06)
  • [2]金属修饰的二维过渡金属碳化物(MXene)储氢体系的设计与研究[D]. 赵建胜. 南京邮电大学, 2021
  • [3]一类团簇储氢性能研究[D]. 黄文迪. 南京邮电大学, 2020
  • [4]镁基储氢合金动力学调控及电化学性能[J]. 朱敏,欧阳柳章. 金属学报, 2021(11)
  • [5]Mg(BH4)2储氢材料及性能研究进展[J]. 王玉放,庞越鹏,郑时有. 广州化学, 2021(05)
  • [6]2种零维碳材料对Li-Mg-B-H体系储氢性能的影响[J]. 彭丹丹,张瑛,韩树民. 石油学报(石油加工), 2021(06)
  • [7]储氢材料的研究进展[J]. 刘红梅,徐向亚,张蓝溪,邬娇娇,刘东兵. 石油化工, 2021(10)
  • [8]镁基储氢合金的研究现状[J]. 雍辉,李玉钏,胡季帆,高金良,王帅. 金属功能材料, 2021(05)
  • [9]船舶氢燃料储存技术分析[J]. 廖圣平. 广州航海学院学报, 2021(03)
  • [10]氢能储运关键技术研究现状及前景分析[J]. 殷卓成,杨高,刘怀,马青,郝军. 现代化工, 2021(11)

标签:;  ;  ;  ;  ;  

为什么储氢金属可以储存氢气?
下载Doc文档

猜你喜欢