二、儲氫合金及應(yīng)用1、氫能與儲氫材料能源、環(huán)境、可持續(xù)發(fā)展→當(dāng)今社會發(fā)展的三大主題能源→人類活動的源泉清潔能源→人類社會健康發(fā)展的基礎(chǔ)氫能（Hydrogenenergy）→面向21世紀(jì)的理想清潔能源之一1最新課件二、儲氫合金及應(yīng)用1、氫能與儲氫材料1最新課件化石能源——煤、石油、天然氣→環(huán)境污染，資源漸趨枯竭可再生能源——太陽能、風(fēng)能、海洋能、地?zé)崮?、生物能、氫能等→環(huán)境友好，取之不盡清潔且可再生能源的開發(fā)和利用→國家經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重要保障2最新課件化石能源——煤、石油、天然氣→環(huán)境污染，資源漸趨枯竭2最（1）氫能氫能→以氫及其同位素為主導(dǎo)的反應(yīng)中（或在狀態(tài)變化過程中）所釋放的能量氫與氧化劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)放出燃燒熱或通過燃燒反應(yīng)得化學(xué)能→氫發(fā)動機(jī)、燃料電池等氫的熱核反應(yīng)放出熱核能或聚變能→氫彈、可控核聚變反應(yīng)氫能是一種理想的二次能源3最新課件（1）氫能3最新課件氫能的優(yōu)點(diǎn)：氫是自然界中存在最普遍的元素，它構(gòu)成宇宙質(zhì)量的3/4，在地球上主要以化合物形式存在于水中從水中可分解出氫，氫燃燒反應(yīng)又生成水，所以是取之不盡、用之不竭的能源氫本身無毒，氫燃燒反應(yīng)不會像礦物燃料那樣產(chǎn)生大量煙塵和有害氣體→清潔能源氫的發(fā)熱值在所有化石燃料、化工燃料和生物燃料中最高，(1.21-1.43)X105kJ/kg?H2，是汽油發(fā)熱值的3倍，焦炭發(fā)熱值的4.5倍4最新課件氫能的優(yōu)點(diǎn)：4最新課件氫的燃燒性能好，點(diǎn)燃快，可燃范圍寬，燃點(diǎn)高，燃燒速度快在所有氣體中，氫氣的導(dǎo)熱性最好，比大多數(shù)氣體的導(dǎo)熱系數(shù)高10倍，是極好的傳熱載體用途廣泛，可直接用作發(fā)動機(jī)燃料、燃料電池燃料、化工原料等氫可以以氣態(tài)、液態(tài)或固態(tài)的金屬氫化物形式存在，能適應(yīng)儲運(yùn)及各種應(yīng)用環(huán)境的不同要求可作為儲能介質(zhì)，經(jīng)濟(jì)和有效地輸送能源，作為二次能源，氫的輸送與儲存損失比電力小5最新課件氫的燃燒性能好，點(diǎn)燃快，可燃范圍寬，燃點(diǎn)高，燃燒速度快5最新氫能源的開發(fā)引起各國政府的極大重視上世紀(jì)90年代起，美、日、德等發(fā)達(dá)國家均制定了系統(tǒng)的氫能研究與發(fā)展規(guī)劃中國、印度、墨西哥等發(fā)展中國家也有相應(yīng)的規(guī)劃考慮短期目標(biāo)→燃料電池汽車的商業(yè)化，在20年左右時間內(nèi)，使氫能在總能源系統(tǒng)中占有一定份額長期目標(biāo)→在化石能源枯竭時，承擔(dān)起主體能源的角色6最新課件氫能源的開發(fā)引起各國政府的極大重視6最新課件隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，氫能的應(yīng)用不是遙遠(yuǎn)的未來，未來的經(jīng)濟(jì)可望實(shí)現(xiàn)氫經(jīng)濟(jì)氫能轉(zhuǎn)化為動力→動力產(chǎn)生電能而走向家家戶戶→成為人類今后長期依靠的一種通用燃料與電力一起，成為21世紀(jì)能源體系的兩大支柱7最新課件隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，氫能的應(yīng)用不是遙遠(yuǎn)的未來，未來的經(jīng)濟(jì)可望一次能源二次能源最終用戶太陽能風(fēng)能海洋能地?zé)崮軞錃怆娏ζ?、飛機(jī)、船舶工業(yè)、農(nóng)業(yè)、民生21世紀(jì)能源結(jié)構(gòu)體系8最新課件一次能源二次能源最終用戶太陽能氫氣電力汽車、（2）氫能系統(tǒng)與氫能技術(shù)氫能系統(tǒng)：一個有機(jī)聯(lián)系的系統(tǒng)工程包括制氫（hydrogenproduction）、氫儲存和輸運(yùn)（hydrogenstorageandtransportation）、氫的利用（hydrogenutilization）三大關(guān)鍵系統(tǒng)每個系統(tǒng)都在發(fā)展各自的相應(yīng)技術(shù)9最新課件（2）氫能系統(tǒng)與氫能技術(shù)9最新課件制氫技術(shù)：化石燃料制氫，以煤、石油或天然氣等作原料制氫，產(chǎn)量大，效率高，但伴有大量CO2排放水分解制氫，可通過電解、熱化學(xué)循環(huán)分解、光化學(xué)分解等方式進(jìn)行，氫的純度高，效率低，成本高生物質(zhì)制氫，包括生物質(zhì)汽化或裂解制氫和微生物制氫，前者效率高但氫氣純度低，后者規(guī)模和效率有待提高10最新課件制氫技術(shù)：10最新課件儲氫技術(shù)：氫氣儲存有物理和化學(xué)兩大類方法物理儲氫：液氫儲存，高壓氫氣儲存，活性炭吸附儲存，碳纖維和碳納米管儲存，玻璃微球儲存等化學(xué)儲氫：金屬氫化物儲存，有機(jī)液態(tài)氫化物儲存，無機(jī)物儲存，復(fù)雜氫化物儲存等11最新課件儲氫技術(shù)：11最新課件各種方法的儲氫能力12最新課件各種方法的儲氫能力12最新課件休息15分鐘13最新課件13最新課件輸氫技術(shù)：氫有多種多樣的輸送方式，可根據(jù)地點(diǎn)、用途、用氫方式、距離、用量、用戶分布、輸送成本等因素綜合考慮輸送方案氣體氫輸送，可采用管道、車（船）載高壓鋼瓶等方式，前者效率高，建造成本高，后者靈活性大液氫輸送，可采用罐車、油輪或管道等方式，效率高，但系統(tǒng)復(fù)雜，成本高氫化物輸送，可用桶或罐裝金屬氫化物，靈活、安全和經(jīng)濟(jì)14最新課件輸氫技術(shù)：14最新課件綜合輸氫方案示意圖15最新課件綜合輸氫方案示意圖15最新課件氫的利用技術(shù)：工業(yè)應(yīng)用，化工（合成氨、合成甲醇、煤液化、石油精制等），冶金（直接還原金屬、光亮熱處理等），半導(dǎo)體（制取多晶硅、外延生長等），玻璃，化肥等交通運(yùn)輸，氫發(fā)動機(jī)、氫能汽車等航天工業(yè)，液氫液氧火箭發(fā)動機(jī)氫發(fā)電，氫氧燃料電池（固定電站、便攜式電源、動力電源）家庭應(yīng)用，Ni-MH電池，清潔燃料等16最新課件氫的利用技術(shù)：16最新課件家庭用氫前景圖17最新課件家庭用氫前景圖17最新課件復(fù)合能源系統(tǒng)：氫作為儲能介質(zhì)→太陽能-氫能系統(tǒng)陽光充足的夏季和白天→光發(fā)電電解水制氫，通過儲氫材料儲氫，太陽能→轉(zhuǎn)化成氫的化學(xué)能夜晚和冬季→利用氫運(yùn)行燃料電池，或氫氣的其它利用18最新課件復(fù)合能源系統(tǒng)：18最新課件太陽能－氫能系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)概念圖19最新課件太陽能－氫能系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)概念圖19最新課件（3）儲氫材料儲氫材料：能在適當(dāng)?shù)臏囟群蛪毫ο拢罅靠赡娴匚?、釋放氫的材料儲氫材料可大致地分為三大類：金屬儲氫材料、非金屬儲氫材料、有機(jī)液體儲氫材料是氫能系統(tǒng)中作為氫儲存與輸送載體的重要候選材料→成為氫能技術(shù)開發(fā)中的關(guān)鍵材料之一儲氫材料的研究開發(fā)與應(yīng)用已成為國內(nèi)外的熱門研究課題20最新課件（3）儲氫材料20最新課件儲氫材料僅有30年的發(fā)展歷史→新型功能材料發(fā)展迅速，受到各國政府的高度重視美國能源部用于氫儲存方面的研究經(jīng)費(fèi)約占?xì)淠苎芯拷?jīng)費(fèi)的50%日本政府制定的“新陽光計劃”中，儲氫技術(shù)是氫能發(fā)電計劃中的三大內(nèi)容之一我國早在“八五”國家863計劃中就把儲氫材料列為重點(diǎn)研究項(xiàng)目，之后又在國家973計劃中列項(xiàng)支持21最新課件儲氫材料僅有30年的發(fā)展歷史→新型功能材料21最新課件金屬儲氫材料：氫幾乎可以同元素周期表中的各種金屬元素反應(yīng)，生成金屬氫化物但并不是所有金屬氫化物都能做為儲氫材料只有那些能在溫和條件下大量可逆吸放氫的金屬或合金氫化物才能作為儲氫材料使用目前已開發(fā)的具有實(shí)用價值的金屬氫化物：稀土系A(chǔ)B5型；鋯、鈦系A(chǔ)B2型；鈦系A(chǔ)B型；鎂系A(chǔ)2B型；釩系固溶體型等儲氫量一般在1-3wt.%22最新課件金屬儲氫材料：22最新課件非金屬儲氫材料：目前主要包括碳系材料（碳納米管、石墨納米纖維、高比表面積活性炭等）、玻璃微球等非金屬材料均屬于物理吸附型儲氫材料利用極大的活性比表面積，在一定的溫度和壓力下，吸取大量氫氣，當(dāng)提高溫度或減壓時，放出氫氣吸氫量一般均大于金屬儲氫材料，可達(dá)4-10wt.%23最新課件非金屬儲氫材料：23最新課件有機(jī)液體儲氫材料：苯、甲苯等有機(jī)液體，需要合適的催化劑作用在較低壓力和相對高的溫度下→可作為氫載體（與H2發(fā)生可逆反應(yīng)）→儲存和輸送氫儲氫量可達(dá)7wt.%左右24最新課件有機(jī)液體儲氫材料：24最新課件二、儲氫合金及應(yīng)用1、氫能與儲氫材料能源、環(huán)境、可持續(xù)發(fā)展→當(dāng)今社會發(fā)展的三大主題能源→人類活動的源泉清潔能源→人類社會健康發(fā)展的基礎(chǔ)氫能（Hydrogenenergy）→面向21世紀(jì)的理想清潔能源之一25最新課件二、儲氫合金及應(yīng)用1、氫能與儲氫材料1最新課件化石能源——煤、石油、天然氣→環(huán)境污染，資源漸趨枯竭可再生能源——太陽能、風(fēng)能、海洋能、地?zé)崮?、生物能、氫能等→環(huán)境友好，取之不盡清潔且可再生能源的開發(fā)和利用→國家經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重要保障26最新課件化石能源——煤、石油、天然氣→環(huán)境污染，資源漸趨枯竭2最（1）氫能氫能→以氫及其同位素為主導(dǎo)的反應(yīng)中（或在狀態(tài)變化過程中）所釋放的能量氫與氧化劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)放出燃燒熱或通過燃燒反應(yīng)得化學(xué)能→氫發(fā)動機(jī)、燃料電池等氫的熱核反應(yīng)放出熱核能或聚變能→氫彈、可控核聚變反應(yīng)氫能是一種理想的二次能源27最新課件（1）氫能3最新課件氫能的優(yōu)點(diǎn)：氫是自然界中存在最普遍的元素，它構(gòu)成宇宙質(zhì)量的3/4，在地球上主要以化合物形式存在于水中從水中可分解出氫，氫燃燒反應(yīng)又生成水，所以是取之不盡、用之不竭的能源氫本身無毒，氫燃燒反應(yīng)不會像礦物燃料那樣產(chǎn)生大量煙塵和有害氣體→清潔能源氫的發(fā)熱值在所有化石燃料、化工燃料和生物燃料中最高，(1.21-1.43)X105kJ/kg?H2，是汽油發(fā)熱值的3倍，焦炭發(fā)熱值的4.5倍28最新課件氫能的優(yōu)點(diǎn)：4最新課件氫的燃燒性能好，點(diǎn)燃快，可燃范圍寬，燃點(diǎn)高，燃燒速度快在所有氣體中，氫氣的導(dǎo)熱性最好，比大多數(shù)氣體的導(dǎo)熱系數(shù)高10倍，是極好的傳熱載體用途廣泛，可直接用作發(fā)動機(jī)燃料、燃料電池燃料、化工原料等氫可以以氣態(tài)、液態(tài)或固態(tài)的金屬氫化物形式存在，能適應(yīng)儲運(yùn)及各種應(yīng)用環(huán)境的不同要求可作為儲能介質(zhì)，經(jīng)濟(jì)和有效地輸送能源，作為二次能源，氫的輸送與儲存損失比電力小29最新課件氫的燃燒性能好，點(diǎn)燃快，可燃范圍寬，燃點(diǎn)高，燃燒速度快5最新氫能源的開發(fā)引起各國政府的極大重視上世紀(jì)90年代起，美、日、德等發(fā)達(dá)國家均制定了系統(tǒng)的氫能研究與發(fā)展規(guī)劃中國、印度、墨西哥等發(fā)展中國家也有相應(yīng)的規(guī)劃考慮短期目標(biāo)→燃料電池汽車的商業(yè)化，在20年左右時間內(nèi)，使氫能在總能源系統(tǒng)中占有一定份額長期目標(biāo)→在化石能源枯竭時，承擔(dān)起主體能源的角色30最新課件氫能源的開發(fā)引起各國政府的極大重視6最新課件隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，氫能的應(yīng)用不是遙遠(yuǎn)的未來，未來的經(jīng)濟(jì)可望實(shí)現(xiàn)氫經(jīng)濟(jì)氫能轉(zhuǎn)化為動力→動力產(chǎn)生電能而走向家家戶戶→成為人類今后長期依靠的一種通用燃料與電力一起，成為21世紀(jì)能源體系的兩大支柱31最新課件隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，氫能的應(yīng)用不是遙遠(yuǎn)的未來，未來的經(jīng)濟(jì)可望一次能源二次能源最終用戶太陽能風(fēng)能海洋能地?zé)崮軞錃怆娏ζ?、飛機(jī)、船舶工業(yè)、農(nóng)業(yè)、民生21世紀(jì)能源結(jié)構(gòu)體系32最新課件一次能源二次能源最終用戶太陽能氫氣電力汽車、（2）氫能系統(tǒng)與氫能技術(shù)氫能系統(tǒng)：一個有機(jī)聯(lián)系的系統(tǒng)工程包括制氫（hydrogenproduction）、氫儲存和輸運(yùn)（hydrogenstorageandtransportation）、氫的利用（hydrogenutilization）三大關(guān)鍵系統(tǒng)每個系統(tǒng)都在發(fā)展各自的相應(yīng)技術(shù)33最新課件（2）氫能系統(tǒng)與氫能技術(shù)9最新課件制氫技術(shù)：化石燃料制氫，以煤、石油或天然氣等作原料制氫，產(chǎn)量大，效率高，但伴有大量CO2排放水分解制氫，可通過電解、熱化學(xué)循環(huán)分解、光化學(xué)分解等方式進(jìn)行，氫的純度高，效率低，成本高生物質(zhì)制氫，包括生物質(zhì)汽化或裂解制氫和微生物制氫，前者效率高但氫氣純度低，后者規(guī)模和效率有待提高34最新課件制氫技術(shù)：10最新課件儲氫技術(shù)：氫氣儲存有物理和化學(xué)兩大類方法物理儲氫：液氫儲存，高壓氫氣儲存，活性炭吸附儲存，碳纖維和碳納米管儲存，玻璃微球儲存等化學(xué)儲氫：金屬氫化物儲存，有機(jī)液態(tài)氫化物儲存，無機(jī)物儲存，復(fù)雜氫化物儲存等35最新課件儲氫技術(shù)：11最新課件各種方法的儲氫能力36最新課件各種方法的儲氫能力12最新課件休息15分鐘37最新課件13最新課件輸氫技術(shù)：氫有多種多樣的輸送方式，可根據(jù)地點(diǎn)、用途、用氫方式、距離、用量、用戶分布、輸送成本等因素綜合考慮輸送方案氣體氫輸送，可采用管道、車（船）載高壓鋼瓶等方式，前者效率高，建造成本高，后者靈活性大液氫輸送，可采用罐車、油輪或管道等方式，效率高，但系統(tǒng)復(fù)雜，成本高氫化物輸送，可用桶或罐裝金屬氫化物，靈活、安全和經(jīng)濟(jì)38最新課件輸氫技術(shù)：14最新課件綜合輸氫方案示意圖39最新課件綜合輸氫方案示意圖15最新課件氫的利用技術(shù)：工業(yè)應(yīng)用，化工（合成氨、合成甲醇、煤液化、石油精制等），冶金（直接還原金屬、光亮熱處理等），半導(dǎo)體（制取多晶硅、外延生長等），玻璃，化肥等交通運(yùn)輸，氫發(fā)動機(jī)、氫能汽車等航天工業(yè)，液氫液氧火箭發(fā)動機(jī)氫發(fā)電，氫氧燃料電池（固定電站、便攜式電源、動力電源）家庭應(yīng)用，Ni-MH電池，清潔燃料等40最新課件氫的利用技術(shù)：16最新課件家庭用氫前景圖41最新課件家庭用氫前景圖17最新課件復(fù)合能源系統(tǒng)：氫作為儲能介質(zhì)→太陽能-氫能系統(tǒng)陽光充足的夏季和白天→光發(fā)電電解水制氫，通過儲氫材料儲氫，太陽能→轉(zhuǎn)化成氫的化學(xué)能夜晚和冬季→利用氫運(yùn)行燃料電池，或氫氣的其它利用42最新課件復(fù)合能源系統(tǒng)：18最新課件太陽能－氫能系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)概念圖43最新課件太陽能－氫能系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)概念圖19最新課件（3）儲氫材料儲氫材料：能在適當(dāng)?shù)臏囟群蛪毫ο?，大量可逆地吸收、釋放氫的材料儲氫材料可大致地分為三大類：金屬儲氫材料、非金屬儲氫材料、有機(jī)液體儲氫材料是氫能系統(tǒng)中作為氫儲存與輸送載體的重要候選材料→成為氫能技術(shù)開發(fā)中的關(guān)鍵材料之一儲氫材料的研究開發(fā)與應(yīng)用已成為國內(nèi)外的熱門研究課題44最新課件（3）儲氫材料20最新課件儲氫材料僅有30年的發(fā)