氣體吸附法測量儲氫納米材料的氫氣儲存性能

1、氣體吸附法測量儲氫納米材料的氫氣儲存性能Measurement of Hydrogen Uptake of Hydrogen Storage Nanomaterialsby Gas Sorption Method編制說明（征求意見稿）國家標準編制工作組2018年 07月 06日一 制定本標準的目的和意義作為新型可再生的無碳能源， 氫能以其清潔無污染、 高效、可儲存和運輸?shù)葍?yōu)點 , 被 視為最理想的能源。要解決氫氣的安全貯存和運輸問題，氫能存儲是非常重要的環(huán)節(jié)。 研究發(fā)現(xiàn)，許多具有納米級孔道的材料在氫氣儲存方面表現(xiàn)出優(yōu)異的性能。盡管在納米 儲氫材料領域做過許多研究，儲氫材料也逐漸形成產(chǎn)業(yè)應用，然

2、而如何對儲氫納米材料 的氫氣吸附性能進行統(tǒng)一正確的評估，以便于材料性能之間的相互比對，目前仍然缺乏 相關的測試方法標準。在日本目前只有針對特定合金材料的氫氣吸附標準。在我國，目 前有關氫氣吸附的國家標準仍為空白。據(jù)調(diào)查了解，目前市場上在售的涉及氫氣吸附測 試 的 儀 器 公 司 有 幾 十 家 ， 包 括 英 國 的 Hiden 儀 器 、 美 國 的 Micromeritics 儀 器 、 Quantachrome儀器、ThermoFisher、Ankersmid等儀器公司。此標準的制定有望對科研 人員在正確評估材料的儲氫性能研究方面提供指導和幫助。二 工作簡況任務來源在中國科學院先導A類計

3、劃 納米制造共性技術與標準化體系”(項目編號 XDA09040000)的課題二 納米器件加工與集成的標準化體系”的研究基礎上，根據(jù)國家 標準化管理委員會下達的 2014年國家標準制修訂計劃，由國家納米科學中心負責起草， 計劃編號為 20142510-T-491 。編制單位本標準負責起草單位為國家納米科學中心。 本標準的主要起草人：毛立娟，韓寶航，高潔，王孝平。 國家納米科學中心是國家級創(chuàng)新單位和綜合性研究中心，其戰(zhàn)略定位是納米科學的 基礎研究和應用研究，擁有我國納米科學領域一流水平的研究平臺和研究基地，并負責 納米技術領域的國家標準制訂以及納米檢測實驗室的認證。 全國納米技術標準化技術委 員會

4、(SAC/TC279)和中國合格評定國家認可委員會技術委員會納米技術專門委員會(CNAS/TC/SC13)均掛靠在納米中心。國家納米科學中心納米標準研究室，也是“中 科院納米標準與檢測重點實驗室”的主要組成部分，主要從事納米技術標準化的研究， 如納米檢測技術標準化、納米標準物質(zhì)與樣品的研制、納米計量溯源等工作；承擔了多 項納米技術相關國家標準的制定、 標準樣品/標準物質(zhì)的研、 復制項目；開展與納米檢測 技術相關的可溯源性研究工作；參與國內(nèi)外納米試樣物理化學特性的檢測對比，通過了 全國納米檢測實驗室認證認可；同時納米標準研究室積極參加ISO、IEC 等國際標準化組織納米技術分會的會議并參與納米材

5、料國際標準的制定， 這些都為標準的制定和實施 打下了良好的工作基礎。工作過程標準起草工作開展后， 起草工作組詳細研讀了擬等同采用的國外先進標準及其引用 標準和技術規(guī)范，同時收集、查閱了大量有關氫氣吸附表征的技術文獻，最后經(jīng)多次探 討、協(xié)商、修改，形成了本標準的征求意見稿。具體工作過程如下：年 10 月至 2013 年 03 月期間，廣泛收集氣體吸附測試方法國家標準“ GB/T 9277-1995 氣體吸附 BET 方法測試固態(tài)物質(zhì)比表面積”以及“ GB/T 21650.2-2008 固體 材料孔徑分布與孔隙率的壓汞法和氣體吸附法測定 第 2 部分：氣體吸附法分析介孔和 大孔”，參考 Darre

6、n P. Broom 等人編著的有關儲氫技術和儲氫材料的書籍： “ Hydrogen Storage Technique”， “Hydrogen Storage Materials. The Characterization of Their Storage Properties”同時進行標準的起草工作，形成標準草稿。年 03 月以討論稿形式多次進行小范圍討論。收集和整理討論意見并修改討論稿。2013 年 03 月- 04 月以討論稿為基礎進行標準征求意見稿的撰寫，并起草標準編制 說明。2013 年 04 月征求全國納米技術標準化技術委員會、科研院所和企業(yè)相關專家的意見。2013年 05月-2

7、0 1 8年，進行意見匯總，修改補充征求意見稿。制定標準的原則及編寫依據(jù)1標準的制定原則本標準的制定依據(jù)我國國家標準對采用國際標準和標準的制定原則進行，如表1表1本標準編制所依據(jù)的相關結(jié)構(gòu)及術語方面的國家標準本標準中相應的部分依據(jù)的國家標準編號依據(jù)的國家標準名稱標準的結(jié)構(gòu)GB/T 1.1 - 2009標準化工作導則第1部分：標準的結(jié)構(gòu)和編寫2標準的編寫依據(jù)標準工作組查閱了國內(nèi)外與儲氫材料和測試方法相關的國際文件，并結(jié)合國內(nèi)相關科技文獻資料，在廣泛征求業(yè)內(nèi)專家意見的基礎上，進行標準草案的編寫。四實驗分析及驗證在本標準的附錄部分，提供了相關實驗分析及驗證數(shù)據(jù)。主要以石墨烯-POM復合材料及有機微孔

8、材料為測試對象，采用容量法和重量法對 其氫氣吸附性能進行測試。（1）實驗內(nèi)容：石墨烯-POM復合材料的氫氣吸附測量測試儀器：Micromeritics ASAP 2020 全自動氣體吸附儀。實驗地點及時間：2011年10月26日于國家納米科學中心檢測實驗室。實驗分析方法：容量法。測試條件：測試絕對壓力范圍：0 800 mmHg ;測試溫度：77 K（液氮）。在絕對壓力800 mmHg，測試溫度77 K下，該材料的氫氣吸附量為 0.82%。0.8fw XPKaTPU neaoldy0.6 -0.40.20.0 -0200400600800Absolute Pressure (mmHg)圖1.石墨

9、烯-POM復合材料的氫氣吸附測試等溫線。(2)實驗內(nèi)容：有機微孔材料的儲氫性能測試宀睿5幕乏麺NBKDua&oH200 4W D080010001200Pressura. mbar圖2. KPOP微孔材料的氫氣吸附測試等溫線儀器：Hiden IGA-100B 智能重量分析儀。實驗內(nèi)容：有機微孔材料的氫氣吸附測量。實驗地點及時間： 2013 年4 月 26 日于國家納米科學中心納米器件研究室。實驗分析方法：重量法。測試條件：測試絕對壓力范圍： 0 800 mbar ；測試溫度： 77 K（ 液氮）。測試溫度 77 K 下， KPOP 的可逆儲氫量約為 1.57% 。與國內(nèi)、外同類標準水平對比情況目前，有關儲氫材料氫氣吸附的相關研究已有許多報道，儲氫材料也逐漸形成產(chǎn)業(yè) 應用。然而在相關標準制定方面， ISO 尚未有有關氫氣吸附的測試標準發(fā)布。在日本目 前只有針對特定合金材料的氫氣吸附標準。在我國，目前有關氫氣吸附的國家標準仍為空白。此標準的制定有望對科研人員在 正確評估材料的儲氫性能研究方面提供指導和幫助。與有關的現(xiàn)行法律、法規(guī)和強制性國家標準的關系本標準與我國現(xiàn)行的法律、法規(guī)和其它強制性標準沒有