2025年大學(xué)《能源化學(xué)》專業(yè)題庫——化學(xué)儲氫技術(shù)在能源領(lǐng)域中的應(yīng)用考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題1.下列哪種物質(zhì)不屬于化學(xué)儲氫材料？A.鎂氫化物(MgH2)B.堿土金屬氫化物C.氫化鋁鋰(LiAlH4)D.碳納米管2.化學(xué)儲氫的主要原理不包括：A.氫原子與儲氫材料原子之間形成化學(xué)鍵B.氫分子在儲氫材料表面發(fā)生物理吸附C.氫原子進(jìn)入儲氫材料晶格內(nèi)部D.氫分子發(fā)生電離并與儲氫材料發(fā)生反應(yīng)3.下列哪種因素不利于提高化學(xué)儲氫材料的儲氫容量？A.儲氫材料具有高比表面積B.儲氫材料具有開放式的晶體結(jié)構(gòu)C.儲氫材料與氫原子之間的化學(xué)親和力強(qiáng)D.儲氫材料具有較高的吸氫焓4.LaNi5合金屬于哪種類型的化學(xué)儲氫材料？A.金屬氫化物B.非金屬氫化物C.有機(jī)氫化物D.離子液體5.以下哪種方法不屬于化學(xué)儲氫材料的放氫方式？A.熱力學(xué)放氫B.光照放氫C.電化學(xué)放氫D.機(jī)械破碎放氫6.化學(xué)儲氫技術(shù)在氫能汽車領(lǐng)域的應(yīng)用主要面臨哪些挑戰(zhàn)？(選擇兩個)A.儲氫材料的儲氫容量低B.儲氫材料的放氫溫度高C.儲氫材料的循環(huán)穩(wěn)定性差D.儲氫材料的成本過高7.燃料電池中，化學(xué)儲氫技術(shù)主要用于：A.儲存燃料B.催化反應(yīng)C.分離產(chǎn)物D.調(diào)節(jié)溫度8.下列哪種技術(shù)不屬于與化學(xué)儲氫技術(shù)相關(guān)的能源儲存技術(shù)？A.物理儲氫技術(shù)B.電化學(xué)儲能技術(shù)C.光伏發(fā)電技術(shù)D.鋰離子電池技術(shù)9.化學(xué)儲氫材料的研究方向主要包括哪些方面？(選擇兩個)A.開發(fā)具有高儲氫容量、低放氫溫度、高循環(huán)穩(wěn)定性的新型儲氫材料B.研究儲氫材料的制備方法及其對性能的影響C.研究儲氫材料的儲放氫機(jī)理D.研究化學(xué)儲氫技術(shù)的安全性問題10.預(yù)計(jì)未來化學(xué)儲氫技術(shù)的發(fā)展趨勢是什么？(選擇兩個)A.儲氫材料的多功能化B.儲氫技術(shù)的智能化C.儲氫技術(shù)的規(guī)?；瘧?yīng)用D.儲氫技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化二、填空題1.化學(xué)儲氫是指氫原子或氫分子與________之間形成________的過程。2.常見的化學(xué)儲氫材料包括________氫化物、________氫化物和有機(jī)氫化物等。3.影響化學(xué)儲氫材料儲氫性能的主要因素包括儲氫材料的________、________、________以及氫原子與儲氫材料原子之間的化學(xué)親和力等。4.金屬氫化物儲氫材料的放氫方式主要包括熱力學(xué)放氫、________放氫和________放氫等。5.化學(xué)儲氫技術(shù)在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用主要面臨________和________的挑戰(zhàn)。6.為了提高化學(xué)儲氫材料的儲氫性能，可以采用________、________等方法。7.化學(xué)儲氫技術(shù)是一種________、________、________的清潔能源儲存技術(shù)。三、簡答題1.簡述化學(xué)儲氫的基本原理。2.簡述影響化學(xué)儲氫材料儲氫性能的主要因素。3.簡述化學(xué)儲氫技術(shù)在氫能汽車領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀和前景。4.簡述化學(xué)儲氫技術(shù)的發(fā)展趨勢和面臨的挑戰(zhàn)。四、論述題試述化學(xué)儲氫技術(shù)在能源領(lǐng)域中的重要性，并分析其未來的發(fā)展前景。試卷答案一、選擇題1.D*解析：碳納米管主要是碳元素組成的納米材料，通常不作為化學(xué)儲氫材料使用。其他選項(xiàng)均為常見的化學(xué)儲氫材料或類別。2.B*解析：化學(xué)儲氫的核心是氫原子或氫分子與儲氫材料發(fā)生化學(xué)作用，形成新的化學(xué)鍵或進(jìn)入晶格內(nèi)部，物理吸附不屬于化學(xué)儲氫的主要原理。3.D*解析：較高的吸氫焓意味著氫原子與儲氫材料原子之間的結(jié)合力較強(qiáng)，雖然有利于提高循環(huán)穩(wěn)定性，但不利于易于釋放氫氣，即放氫動力學(xué)較差，不利于實(shí)際應(yīng)用，因此不利于提高儲氫容量（通常指實(shí)際可利用的放氫量）。4.A*解析：LaNi5是一種典型的金屬氫化物儲氫材料，屬于AB5型稀土合金。5.D*解析：熱力學(xué)放氫、光照放氫和電化學(xué)放氫都是利用外部能量或電場促使儲氫材料釋放氫氣的物理或化學(xué)過程。機(jī)械破碎是通過物理手段破壞儲氫材料結(jié)構(gòu)釋放氫氣，不屬于化學(xué)儲氫材料的放氫方式。6.A,C*解析：目前化學(xué)儲氫材料普遍存在的挑戰(zhàn)是儲氫容量相對較低，難以滿足實(shí)際應(yīng)用需求；此外，許多儲氫材料的放氫溫度較高，需要消耗較多能量，循環(huán)穩(wěn)定性也是重要的實(shí)際問題。7.A*解析：在燃料電池系統(tǒng)中，儲氫材料作為車載儲氫裝置，其主要功能是安全、穩(wěn)定地儲存氫燃料，供燃料電池發(fā)電使用。8.C*解析：光伏發(fā)電技術(shù)是利用太陽能發(fā)電的技術(shù)，與氫的儲存和轉(zhuǎn)化沒有直接關(guān)系。其他選項(xiàng)均與能量的儲存或轉(zhuǎn)化相關(guān)。9.A,C*解析：化學(xué)儲氫材料的研究重點(diǎn)在于突破容量、溫度、穩(wěn)定性等瓶頸，并深入理解其儲放氫機(jī)理。多功能化和智能化是未來的發(fā)展方向，但核心研究仍圍繞基礎(chǔ)性能和機(jī)理。10.A,C*解析：未來趨勢包括開發(fā)性能更優(yōu)異的材料（多功能化），以及推動技術(shù)從實(shí)驗(yàn)室走向?qū)嶋H應(yīng)用（規(guī)?；瘧?yīng)用）。智能化是發(fā)展方向之一，但產(chǎn)業(yè)化是更關(guān)鍵的步驟。二、填空題1.儲氫材料，化學(xué)鍵*解析：化學(xué)儲氫的本質(zhì)是氫與儲氫材料之間發(fā)生了化學(xué)變化，形成了新的化學(xué)鍵。2.金屬，非金屬*解析：化學(xué)儲氫材料主要分為金屬氫化物和非金屬氫化物兩大類。3.化學(xué)結(jié)構(gòu)，比表面積，晶格結(jié)構(gòu)*解析：這些因素直接影響氫原子在材料中的容納空間、吸附位點(diǎn)以及擴(kuò)散路徑。4.光照，電化學(xué)*解析：除熱力學(xué)外，光照和電能也可以作為驅(qū)動力使金屬氫化物等放氫。5.儲氫容量低，放氫溫度高*解析：這是制約化學(xué)儲氫在航空航天等要求苛刻領(lǐng)域應(yīng)用的主要技術(shù)瓶頸。6.粉末化，納米化*解析：減小顆粒尺寸可以增大比表面積，有利于提高儲放氫速率和容量。7.清潔，高效，安全*解析：這些詞語概括了化學(xué)儲氫技術(shù)作為未來能源存儲方案的主要優(yōu)勢。三、簡答題1.化學(xué)儲氫的基本原理是指氫原子或氫分子通過化學(xué)鍵合或其他化學(xué)作用與儲氫材料相結(jié)合，形成穩(wěn)定的化合物或使氫原子進(jìn)入材料的晶格內(nèi)部的過程。這個過程通常涉及氫的原子化（如果氫以分子形式進(jìn)入），氫原子與儲氫材料原子之間發(fā)生電子轉(zhuǎn)移和軌道重疊，形成化學(xué)鍵（如金屬氫化物中的M-H鍵），或者氫原子占據(jù)材料晶格中的間隙位置。2.影響化學(xué)儲氫材料儲氫性能的主要因素包括：①化學(xué)結(jié)構(gòu)，儲氫材料的晶體結(jié)構(gòu)類型、晶格參數(shù)、價(jià)電子結(jié)構(gòu)等決定了其容納氫原子的能力和方式；②比表面積，材料的比表面積越大，提供的吸附位點(diǎn)越多，有利于提高儲氫容量和速率；③晶格穩(wěn)定性，材料的晶格能越高，越穩(wěn)定，越不容易分解，其作為儲氫材料的性能越好；④氫原子與儲氫材料原子之間的化學(xué)親和力，親和力越強(qiáng)，儲氫能力通常越強(qiáng)，但也可能導(dǎo)致放氫困難；⑤溫度和壓力，儲氫過程是熱力學(xué)過程，溫度和壓力條件會顯著影響儲氫和放氫行為；⑥催化劑，使用合適的催化劑可以降低吸放氫的活化能，提高反應(yīng)速率。3.化學(xué)儲氫技術(shù)在氫能汽車領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀：目前主要處于研發(fā)和示范階段，部分車型已配備小型化學(xué)儲氫瓶作為車載儲氫裝置，但仍面臨成本高、儲氫密度低、放氫溫度高等問題，尚未實(shí)現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用。前景：隨著材料科學(xué)的進(jìn)步，未來有望開發(fā)出低成本、高容量、室溫或低溫下易于放氫的化學(xué)儲氫材料，為實(shí)現(xiàn)氫能汽車的普及提供可能，有望解決續(xù)航里程和加氫便利性等關(guān)鍵問題。4.化學(xué)儲氫技術(shù)在能源領(lǐng)域的重要性：化學(xué)儲氫技術(shù)是實(shí)現(xiàn)氫能大規(guī)模儲存和運(yùn)輸?shù)年P(guān)鍵環(huán)節(jié)，可以解決氫氣易燃易爆、體積龐大難以儲存和運(yùn)輸?shù)葐栴}，為氫能在交通、能源、工業(yè)等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用提供基礎(chǔ)支撐。它有助于構(gòu)建多元化的能源供應(yīng)體系，減少對化石燃料的依賴，降低碳排放，助力實(shí)現(xiàn)能源轉(zhuǎn)型和可持續(xù)發(fā)展。面臨的挑戰(zhàn)：主要挑戰(zhàn)在于開發(fā)性能優(yōu)異的儲氫材料，解決其容量低、放氫溫度高、循環(huán)穩(wěn)定性差、成本高等問題。未來發(fā)展方向：重點(diǎn)在于開發(fā)具有高儲氫容量、低放氫溫度、快速吸放氫、高循環(huán)穩(wěn)定性、低成本的新型儲氫材料，并優(yōu)化儲放氫工藝，推動其從實(shí)驗(yàn)室走向工業(yè)化應(yīng)用，最終實(shí)現(xiàn)氫能的高效、安全、便捷利用。四、論述題化學(xué)儲氫技術(shù)作為一種重要的清潔能源儲存方式，在能源領(lǐng)域具有舉足輕重的地位。它能夠?qū)⒇S富但分散的氫能轉(zhuǎn)化為便于儲存和運(yùn)輸?shù)幕瘜W(xué)能形式（儲氫材料），有效解決氫氣氣態(tài)儲存和運(yùn)輸?shù)捏w積龐大、易燃易爆等難題，為氫能在交通、儲能、工業(yè)等領(lǐng)域的大規(guī)模應(yīng)用提供了關(guān)鍵支撐，是構(gòu)建未來可持續(xù)能源體系不可或缺的一環(huán)。氫能作為一種零排放或低碳能源載體，其應(yīng)用前景廣闊，而化學(xué)儲氫技術(shù)則為氫能的普及奠定了基礎(chǔ)，對于保障能源安全、減少溫室氣體排放、實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)具有重要意義。盡管化學(xué)儲氫技術(shù)展現(xiàn)出巨大潛力，但其發(fā)展仍面臨諸多挑戰(zhàn)。目前，商用化學(xué)儲氫材料的儲氫容量普遍偏低，難以滿足車載應(yīng)用等高密度儲氫的需求；許多材料的放氫溫度較高，需要消耗大量能源，降低了能量利用效率；此外，儲氫材料的循環(huán)穩(wěn)定性、成本、安全性等問題也亟待解決。未來，化學(xué)儲氫技術(shù)的發(fā)展前景廣闊，重點(diǎn)將圍繞以下幾個方面展開：一是研發(fā)新型高性能儲氫材料，例如高容量、室