利用贮氢材料分离和纯化氢气

一、概述氢是重要的工业原料,随着工业生产和新技术的迅猛发展,对氢的需求也在成倍增长,据报导,1990年资本主义国家的氢产量将突破10000亿标米~3。氢的主要来源有:水电解制氢、分解氨和甲醇制氢、石油裂解和天然气中的氢以及各种工业含氢弛放气。七十年代以来,电子工业(半导体器件、集成电路等)及材料、冶金和化学工业中,对氢气的纯度提出更高要求(99.999～99.99999％),由此发展了一系列氢气分离和纯化技术,大致包括以下几种: (1)催化吸附法:常温条件下利用催化剂去除原料氢气中的杂质O_2和CO,并用各种吸附剂选择吸附     

鼓泡式光生物制氢反应器中光合细菌的生长及产氢

提出了一种新型的鼓泡式光生物制氢反应器,并将Rhodopseudomonas palustris CQK-01光合产氢菌在光生物制氢反应器中进行序批式培养,以葡萄糖为碳源底物,以590nm单波长光为光源,研究了不同鼓泡条件下光合细菌的生长、产氢及底物降解特性.实验结果表明,在光生物制氢反应器中适当鼓入氩气气泡可以有效降低反应器内液相氢浓度,减少产物反馈抑制作用,促进产氢性能的提高,并且不同鼓泡频率对光合细菌的生长和产氢有较大影响.实验中间隔3h鼓泡时光合细菌产氢性能最佳,反应器最大产氢量33.25mmol,光能转化效率为18.46%,产氢得率为1.79mol(H2)/mol(glucose),平均底物消耗速率为0.28mmolL-1h-1和平均产氢速率为0.50mmolL-1h-1.     

氢能与新材料

氢是清洁高效的能量载体和重要的化工原料。文章从当前氢能利用过程中面临的问题和挑战入手,简述了新材料在制氢、氢气分离与提纯、储氢及氢能转换等各环节的应用,对氢能利用中新材料的发展趋势进行了展望。     

新世纪能源——氢

国际氢能源协会于9月11日举行了首次讨论氢气能源前景的世界首脑会——"2000氢气论坛".论坛不但吸引了环保人士,也吸引了如壳牌等大石油公司和如宝马等汽车大制造商。面对石油愈来愈少,愈来愈贵的未来,人们把眼光纷纷投向环保燃料——氢.氢气是取用不尽的。更重要的是,氢的"废弃物"是水蒸气,不会再有导致全球变暖的二氧化碳和一氧化碳烟雾及其他汽油污染物。国际氢能源协会主席贝兹罗格卢说:"氢气将是下一阶段的能源,这是合逻辑的,因为它清洁且效率十分高。"氢能源的关键是一种叫"氢电池"的新科技,利用氢氧结合成水时的化学反应来产生电力。汽车可使用液化或压缩氢气,氢气贮于燃料缸中,输入车底的电池、与氧气结合产生电力推动引擎。宝马车厂计划在2020年前、氢汽车要占其生产线的20%;许多其他大的汽车制造商如福特、通用、丰田和佳士拿等,也都有类似的研究开发计划。氢能     

适用于氢气低温制备与高效存储的催化新体系

氢气是一种具有极高能量密度的二次清洁能源,被认为最有可能替代现有的煤炭和石油等化石燃料作为未来人类社会赖以生存和发展的能源基础.以清洁、高效、无污染的氢循环代替目前对环境有严重威胁且日益枯竭的碳循环.在可预见的未来,全球主要国家将会加大氢能开发和利用的投入.尤其是伴随着我国能源体系的升级和新能源产业的快速发展,氢气作为高效的能量载体势必会成为未来清洁能源发展的主要方向之一.氢能应用循环主要包括3个环节,即(1)氢燃料的制备;(2)氢燃料的存储和输运;(3)氢燃料化学能到电能或其他形式能量的高效转变.结合国家能源战略及基础研究的需求,本研究团队近期在氢气的低温制备和存储方面取得了一定的研究成果.尤其是以α-MoC作为强相互作用载体制备的Au和Pt纳米催化剂,分别在低温水汽变换反应和液相甲醇水重整产氢反应方面取得了较为突出的研究成果.该研究成果为氢燃料的低温原位制备,氢燃料安全、高效的存储运输及大规模工业制氢过程的优化提供了新的思路.本文结合该领域近年来的国内外研究进展和本实验室的研究成果,简单介绍适用于工业化制氢过程的低温水汽变换过程和液相储氢新体系,并对未来该领域的发展提出一定的展望.     

太阳能制氢研究的新进展

多年来,科学家们一直在从事太阳能分解水制氢的研究。希望能以此产生无限数量的、廉价的、干净的、可再生的氢气,以解决世界的能源问题,同时也有利于环境保护。目前在这方面开展的研究有:光电解水制氢;光化学分解水制氢;生物化学分解水制氢(即光合作用制氢)等。     

汽车新燃料——氢气代替汽油

美国Billing Energy公司制成一种两用汽车。这种汽车既能用汽油作为燃料,又能用氢气作燃料来代替汽油。因此它有两套装置。既有传统的化油器,又有新的制氧机。但是制氢机造的氢气不呈气体状态,而被一小块矿物吸收。只要加热于这块矿物,氢气就被释放出去。这种制氢机体积较小,和一只家用洗衣机的体积差不多。它所需的唯一原料是每个家庭都能得到的普通水,外加一个220伏特的电源。只要一按电     

太阳能热化学循环制氢研究进展

太阳能热化学制氢被认为是能源可持续利用最具潜力的途径之一,对推进“碳达峰、碳中和”目标的实现,缓解能源与环境危机具有重大的战略意义.直接热解水虽能实现近零碳排放制氢,然而超高的反应温度以及氢、氧产物分离难等问题,使之难以应用于规模化产氢.太阳能热化学循环间接分解水制氢,通过载氧材料循环来降低直接热解水温度,并实现氢、氧产物分步分离,将间歇、波动、能流密度低的太阳能转化为稳定、高密度的氢气化学能,受到广泛的关注和研究.然而,受限于太阳能热化学循环制氢存在的温度高、效率低、经济性差等诸多瓶颈问题,当前研究仍停留在理论分析与实验研究阶段,阻碍着该项技术的进一步发展.本文围绕太阳能热化学循环制氢,综述了不同循环体系的发展历程及重要进展,并对热化学循环所面临的主要挑战进行了讨论与建议,以期为太阳能热化学循环的研究和发展提供新见解与新思路,为太阳能燃料的高效、稳定、安全以及大规模生产奠定基础.     

氢能源汽车:“鸡生蛋”还是“蛋生鸡”

<正>尽管氢燃料电池造价正快速下降,但用于氢燃料加注的基础设施仍处在供给不足的状态,这使氢能源在汽车领域的运用受限。氢气可以称得上最理想的清洁能源。无论是直接燃烧,还是在氢燃料电池中通过一些化学反应同氧气结合,反应产生的都只有水和热量。然而,尽管氢是最为充足的元素,人们仍然没有掌握获得纯氢气的便利方法。当然,水可以提供几乎无限量的氢元素,但通过电     

氢燃烧特性对氢内燃机性能的影响

氢能开发是“双碳”战略中的重要一环,目前氢能主要是通过氢燃料电池把化学能转变成电能的形式得以应用。与此不同,氢内燃机则是将氢能直接转变成机械能,应用在交通、机器运转、发电等众多领域,对氢能发展具有重要的推动作用。氢内燃机与传统内燃机的最大区别是用氢气取代传统的化石燃料,因此,氢气的燃烧特性对内燃机的性能具有很大影响,对内燃机的结构也提出新的要求。至今从氢燃烧特性的角度去理解氢内燃机的研究不多,为此,文章尝试从氢气燃烧特性的角度出发理解氢内燃机的性能,并重点对氢内燃机的热效率、输出功率、NO_x排放、异常燃烧等性能进行分析和讨论。结果显示,氢内燃机比传统内燃机和氢燃料电池在节能减排、输出功率、成本等方面具有更加优异的综合性能,是氢能-电能转换的另一种有效的方法。氢内燃机的发展也能促进氢能的大规模应用,其性能受到氢气燃烧特性的影响,氢燃烧特性的控制对氢内燃机性能的提高非常重要。     

油汽时代的终结——充电式混合动力车渐成新潮流

未来的汽车只需"插头" 大千世界,变化最快者莫过于未来.几年前,大家的共识是,如果内燃机被清洁能源所代替,那么一定会是燃料电池:氢和氧以一种可控的方式聚合产生电力.而作为氢经济的先锋,氢气最终将替代化石燃料和电力等几乎所有能源.     

走进氢的世界

翻开元素周期表,第一个映入眼帘的元素就是氢。氢是自然界中最简单的元素,一个原子和一个质子就组成了氢,两个氢原子结合成氢气,分子量是2。正是由于氢气身轻,在小学玩气球时你就认识了它。到了中学,化学中的氢变得令人难以捉摸,它是那么的活泼,能与氧结合成不能拆散的水分子;与碳组成的甲烷,用火一点就熊熊燃烧;参与三酸两碱组建,又导演出左右国计民生的化学工业。如果离开书本,走进氢的内部世界,氢又是怎样的多姿多彩呢?宇宙处处都有氢氢是宇宙间最普遍,也是存量最多的元素。在地球生物圈的气圈中,氢是大气的成分之一,虽说它占空气的总量…     

9,10-二氰基蒽敏化的氧化还原体系中取代苯的化学反应

近年来的研究指出,有多种氧化还原体系能在可见光照射下有效地分解水制氢,其中多数体系包括电子给体,如胺类;光敏剂,各种染料、金属络合物等;电子中继体甲基紫精(MV~(2+))及释氢催化剂,如胶体铂。由于这些体系分解水制氢过程中消耗的电子牺牲体比制得的氢还要贵,所以研究在分解水制氢的同时,水分子能参加氧化还原反应使体系中原来的电子牺牲体化合物生成有用的化合物,已经引起了关注。     

阴极充氢TiAl中氢化物的研究

由于TiAl基合金具有较低的密度和很好的高温强度,作为一种新型宇航结构材料,已经引起了广泛的注意。由于这种材料在使用中要在氢气氛中工作,因而氢对其性能的影响也是一个必须研究的问题。在高温氢气氛中处理后,TiAl中将固溶进大量的氢,这些氢在随后的冷却中将以氢化物形式析出,这些氢化物会显著影响TiAl合金的力学性能和断裂行为。因而有必要对TiAl中氢化物的形成规律及结构性能进行深入的研究,但目前这方面仅有少量     

氢燃料电池汽车离我们有多远

一些汽车工程师总会说,氢气是清洁燃料,氢燃料电池汽车将是爱车族的新宠。然而就目前来说,氢燃料电池汽车的普及仍然遥遥无期。     

三维泡沫石墨烯负载磷酸钴盐(Co-Pi)和硼酸钴盐(Co-Bi)高效电催化分解水析氧性能

<正>氢能源是一种理想的绿色能源,电催化分解水制氢具有很好的发展前景.水分解的过程包含析氢和析氧2个半反应,其中析氧过程更为困难,要经历一个复杂的电质耦合(proton-coulped electron transfer,PCET)过程,过电位更高,消耗更多的能量,为电解水制氢的瓶颈.为此,寻找一种能够有效降低析氧过电位的析氧催化剂至关重要.自然界中,绿色植物能够通过光合作用,在比较温和的条件下将H2O分解得到氧气,主要是由于光系统II中的析氧活性中心(oxygen evolving complex,OEC)Mn4Ca O4团簇蛋白的作用.模拟光合作用分解水析氧制氢是一个很有前     

氢对金属有何作用

金属的制备和使用中易大量吸收氢元素从而导致氢脆,这是使金属构件脆化乃至断裂的原因之一。文章回顾了氢脆现象的机制和氢对金属的有害作用,并介绍了氢对金属的细化组织、净化熔体、增加塑性与促进非晶化等有益作用。合理利用氢元素可以制备更好性能和特殊性能的材料,并能改善加工性能,简化加工步骤。同时,可以利用氢气在特定金属膜中的溶解和析出,实现低纯度氢气的净化与提纯。     

发电机漏氢的途径及防止措施

氢冷发电机氢气系统运行状况直接影响机组的安全,是发电机运行的主要指标之一,它牵扯到制造、安装、调试、运行和检修等方面的工作.文章在总结神头第二发电厂汽轮发电机氢系统运行和检修经验的基础上,提出氢系统在检修过程中应注意的事项以及对漏氢应采取的措施.     

绿色能源——氢的储存方法介绍

氢是一种热值很高的燃料。燃烧1千克氢可放出62.8千焦的热量,1千克氢可以代替3千克煤油。氢氧结合的燃烧产物是最干净的物质——水,没有任何污染。未来最有前途的燃料电池也主要是以氢为能源。不过,氢能利用目前还面临两大困难:一是制氢方法,二是储氢方法。传统储氢方法有两种,     

发电机漏氢的途径及防止措施

氢冷发电机氢气系统运行状况直接影响机组的安全，是发电机运行的主要指标之一，它牵扯到制造、安装、调试、运行和检修等方面的工作。文章在总结神头第二发电厂汽轮发电机氢系统运行和检修经验的基础上，提出氢系统在检修过程中应注意的事项以及对漏氢应采取的措施。