碳納米管儲氫技術(shù)管理論文

1、碳納米管儲氫技術(shù)管理論文 正如我們所知，氫氣成本低且效率高，在能源日益顯現(xiàn)不足和燃油汽車造成人類生存環(huán)境極大污染的今天，以氫燃料作為汽車燃料的呼聲日益高漲從90年代起，許多發(fā)達(dá)國家都制定了系統(tǒng)的氫能計劃，其短期目標(biāo)是氫燃料電池汽車的商業(yè)化現(xiàn)在利用氫能的障礙是氫氣的規(guī)?；鎯瓦\輸。碳納米管由于其管道結(jié)構(gòu)及多壁碳管之間的類石墨層空隙，成為最有潛力的儲氫材料，并是當(dāng)前研究的熱點碳納米管儲氫的優(yōu)越性將使碳納米管燃料電池成為最具潛力的新型汽車動力源 研究： 美國國立可再生能源實驗室1采用tpds(程序控溫脫附儀)測量單壁納米碳管(swnt)的載氫量，從實驗結(jié)果推測在130k、4104pa條件下的載氫量

2、為5wt一10wt，并認(rèn)為swnt是唯一可用于氫燃料電池汽車的儲氫材料這是世界上關(guān)于碳納米管儲氫的第一篇報道后來他們2又用強超聲波處理swnt并使納米管在室溫、50kpa條件下吸氫，測得6.5wt的儲氫量 美國加州理工學(xué)院3將激光燒蝕法制備的swnt進(jìn)行純化處理，測量氫氣在80k，012mpa條件下的吸附量，結(jié)果表明低壓段(4mpa)吸附量較低，認(rèn)為氫分子主要吸附在管束的外表面，當(dāng)壓力達(dá)到4mpa時，等溫線出現(xiàn)轉(zhuǎn)折點，斜率增大；12mpa時吸附量達(dá)到8wt 中科院金屬所4用半連續(xù)氫電弧法合成了高質(zhì)量的swnt(直徑185005nm)，納米管束的直徑約2onm用容積法測得室溫、10mpa時的儲氫

3、量為42wt，但在常溫常壓下約21一25的氫氣不能脫附，加熱至473k則全部脫附liu等認(rèn)為常溫常壓下未脫附的氫氣可能與化學(xué)吸附有關(guān)，并認(rèn)為其管徑較大(普通swnt直徑為1214nm)可能是吸附量大的原因 與此同時，有些研究者對以上研究結(jié)果提出了質(zhì)疑 德國普朗克鐵研究所公司5報道77k、10mpa納米管的吸氫量為2wt，而同條件下具有狹縫孔結(jié)構(gòu)的活性炭達(dá)到55wt他們認(rèn)為1的實驗結(jié)果(5wt一10wt)不能單純用物理吸附來解釋 美國generalmotorsr&dcenter6在11mpa，80一500條件下測定了9種不同的碳材料的儲氫性能，指出任何有關(guān)碳材料在常溫下儲氫量大于1wt的報道都是

4、不可靠的，認(rèn)為過高的儲氫量是由實驗誤差導(dǎo)致的 從現(xiàn)有的研究結(jié)果及來看，碳納米管儲氫能力達(dá)到美國的doe標(biāo)準(zhǔn)，即6.5和62kgm，是非常有希望的(除了個別學(xué)者認(rèn)為不可能外)，部分學(xué)者的實驗數(shù)據(jù)已經(jīng)達(dá)到或超過了這一標(biāo)準(zhǔn)雖然實驗結(jié)果和見解比較離散，但是大家還是達(dá)成了一些基本共識：吸附量與表面積成正比關(guān)系吸附的區(qū)域大致在管內(nèi)和管外，或陣列的間隙處碳納米管的直徑對吸附量有表面活化或摻雜對吸附量起著重要甚至于決定性作用7 專利： 關(guān)于碳納米管儲氫方面的專利，國內(nèi)外都公開了一些，見下表（部分），并且選取部分簡單介紹 專利號公開日專利申請人名稱 cn1259581a2000-7-12南開大學(xué)儲氫合金/碳納米

5、管復(fù)合儲氫材料 cn1398664 c2-26武漢理工大學(xué)儲氫金屬或儲氫合金修飾的一維納米碳儲氫材料 經(jīng)微波等離子體刻蝕的一維納米碳儲氫材料及其制備 us20051180912005-06-02cooperalanc利用碳納米管材料儲氫 jp20042923102004-10-21airwaterinc碳納米管制備方法及儲氫體 jp20040594092004-02-26nakamurajunji碳納米材料的制備方法及儲氫材料 jp20043139062004-11-11nissanmotor儲氫材料、儲氫體、儲氫設(shè)備、燃料電池及制備儲氫材料的方法 kr2001091

6、4792001-10-23leeyounghee使用碳納米管的儲氫技術(shù) jp20011464082001-05-29tokyoshibauraelectricco儲氫材料及生產(chǎn)方法 jp20040266042004-01-29toyotamotorcorp儲氫材料 南開大學(xué)2000年7月12日公開的cn1259581a儲氫合金/碳納米管復(fù)合儲氫材料,涉及復(fù)合儲氫材料，特別是儲氫合金碳納米管復(fù)合儲氫材料的制造，它包括儲氫合金和碳納米管，其中儲氫合金的重量含量范圍為190，采用催化裂解或機械復(fù)合方法制備. 武漢理工大學(xué)2003年2月26日公開的cn1398782經(jīng)微波等離子體刻蝕的一維納米碳儲氫材

7、料及其制備，提供了一種一維納米碳儲氫材料及其制備方法特點是采用微波等離子體刻蝕方法對一維納米碳表面進(jìn)行刻蝕，從而由表及里地增加和增大氫的擴散通道，使更多的氫進(jìn)入到一維納米碳的內(nèi)部，提高一維納米碳的儲氫容量。該發(fā)明的一維納米碳儲氫材料的儲氫容量為2.54.5wt 美國公開號為us2005118091的專利公開了一種含有單壁碳納米管的儲氫材料,其中多數(shù)碳納米管的直徑在0.4-1.0nm的范圍內(nèi),平均長度小于等于1000nm.這種材料的氫吸收熱在4-8kcal/moleh2范圍內(nèi).并且透露了利用此材料存儲氫和釋放氫的過程. 日本jp2001146408的專利公開了在室溫可穩(wěn)定儲氫的碳材料.這種儲氫材

8、料的組成:包含直徑=10nm的8族金屬粒子的催化劑,具有環(huán)狀石墨結(jié)構(gòu)表面的碳納米管內(nèi)壁.可化學(xué)吸附氫,從而提高了束縛能,甚至在室溫下也能穩(wěn)定地吸附氫氣. 由于對碳納米管儲氫的起步較遲，還有許多方面如循環(huán)特性、儲氫熱力學(xué)和動力學(xué)行為、如何進(jìn)一步提高其質(zhì)量儲氫容量和體積儲氫容量、儲放氫機理等，需要進(jìn)行深入細(xì)致的研究。此外,納米管的儲氣和解吸的溫度、壓力和動力學(xué)可能與納米管的直徑和長徑比有關(guān)，控制這些參數(shù)，并提高產(chǎn)量、純度等條件將能得到具有實際價值的儲氫材料，有望推動和促進(jìn)氫能源的利用,特別是氫能燃料電池汽車的早日實現(xiàn) 最近，碳納米管儲氫技術(shù)又有了新進(jìn)展2005年7月26日,美國nist和turke

9、ysbilkent大學(xué)發(fā)現(xiàn),鈦修飾碳納米管可以解決有效儲氫的兩個關(guān)鍵:不但能夠吸附足夠數(shù)量的氫分子,而且可以在加熱時輕易地釋放8 : 1storageofhydrogeninsingle-walledcarbonnanotubes nature1997386(27)377379 2proceedingsoftheusd0ehydrogenprogramreview，2000 3hydrogenadsorptionandcohesiveenergyofsinglewalledcarbonnanotubes appl.phys.lett，199974：23072309 4hydrogenstorageinsingle-walledcarbonnanotubesatroomtemperature science，1999，286(5)：11271129 5hydrogenstorageincarbonnanostructures j.alloys&compounds,2002,330/332:654-658 6hydrogenstoragecapacityofcarbonnanotub