基于物理吸附的微孔储氢材料研究进展
2021-04-10张利智刘聪禹国军
应用化工 2021年12期
张利智,刘聪,禹国军
(上海海事大学 商船学院,上海 201306)
目前,能源安全问题仍然是推动社会发展和进步的重要问题,随着石油、煤炭等多种化石燃料的不断枯竭,当务之急是努力寻找一种更加绿色、清洁的安全可持续的替代能源。燃烧成水的氢是清洁能源工业中应用的一种理想能源载体,不会在空气中产生任何的温室气体,并且具有安全、高效以及非常高的重量密度[1]。以氢气作为能源载体是许多国家实施清洁能源以及可再生能源计划的重要组成部分,包括美国、欧洲国家和一些亚洲国家,如日本和中国[2]。
氢能的利用主要分为四个部分:制氢、储氢、氢的运输和应用。其中,氢的储存是一个巨大的挑战,尤其是对汽车应用而言[3]。目前的储氢技术主要有高压气态储氢、低温液态储氢以及固态储氢等3种[4]。由于固态储氢技术具有气态储氢和液态储氢两种方式的特殊性优势,从而被认为是最具有实用前景的储氢方式,即储氢密度大、安全性能高和运输方便等。固体储氢主要是通过化学反应直接存储或者利用物理吸附将氢气储存在固体材料之中,而物理吸附储氢主要利用高比表面积吸附剂提供快速的氢动力学和低的氢结合能的优势,因此,在氢充放电过程中热管理问题出现可能性较小[5]。本文主要研究了金属有机骨架、沸石、各种碳基材料(例如石墨烯、碳纳米管等)等微孔材料通过物理吸附的储氢性能。这些微孔材料通过分子间的范德华作用力将氢气吸附在固体表面,在一定的条件下,由于其较好的、可逆的吸附以及脱附性能而受到广大学者的研究。……
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