碳基材料储氢原理及其应用（碳基储氢材料、石墨烯、纳米管)

随着碳基材料的问世，它的应用就一直十分的广泛。它不仅在电子方面有极其重要的作用，而且它在电子领域和清洁能源的储氢方面都发挥着至关重要的作用。

碳基储氢材料是一种新型的储氢材料，碳基储氢材料主要有活性碳储氢材料，碳纤维储氢材料、碳纳米管储氢材料。碳基储氢材料主要是利用其独特的内部结构，通过物理和化学吸附来储氢的，本论文的主要工作就是介绍碳基储氢材料的相关背景，并对比多种当今世界上十分流行的储氢方法；简述了碳基储氢材料储氢机理，同时分析了影响储氢量的主要因素，总结了碳基储氢材料在工业生产的实际应用。

氢的储存问题

氢能的开发利用中其中是以氢气的存储较为关键，所要求的技术含量较高。在室温和标准大气压强下1kg的氢气的体积大约是1kg水的12倍，因为氢气在常温下，密度很小，且化学性质活跃。储氢的问题就要求我们完美避免氢气本身问题，能够在安全的前提下，尽量的去把氢气压缩到较小值。压缩比越大，对于它的运输等问题也可以得到解决，且储氢的设备增加的重量不可以超过车辆自重。为此，各国的学者和科学家通过无数的方法和手段，至今还是没有找到符合这个要求的，都无法在实际中满足燃料储存对汽车的要求。

直接压缩法所面临的难题，一是实际压缩下能量密度太低了，二是在实际生产中受到了压缩技术和成本的很大限制。直接压缩不仅要考虑其经济性，还尽量要做到单位体积多压缩氢气。还要注重其安全性，随着储氢量的不断增加，要求储存钢瓶的厚度也要变厚。对于如此高压力的钢瓶的安全运输等问题又凸显出来了。

液氢储存法所面临的难题：一是氢液化所需的能量十分的大，在工程实际生产中氢液化耗费的能量十分的巨大，据相关数据可知液化1kg氢气的能量相当0.3kg液氢所储存的所有能量；二是实际生产中液氢储存所用容器的散热度的问题，液压储氢外界的温度和内部温度相差很大，为了减少外界的干扰，我们就需要选择散热十分小的材料。容器材料也要满足很多的要求，无疑也储氢增加了新难度。

金属氧化物储氢具有非常好的储氢能力，丝毫不比液氢差。当今具有实用的储氢材料中，它的发展历史也较短，由美国的一个大学率先应用于实际生产：金属氢是通过以游离原子的形式存在于合金之中的，再次被重新解吸出来要经历很多复杂的物理化学过程。在这些复杂过程中还要受到很多其他因素的制约如反应速度等，所以不易爆炸，也相对较为安全。金属氢化物的储氢困难是储氢合金单位重量的储氢能力太低了，无法满足实际生产的要求。

新型的吸附剂主要包括介孔分子筛，碳纳米管，复合吸附剂、磷铝分子筛等。1991年日本饭岛博士一次在实验中意外的发现了碳纳米管，随之也引起材料界一次重大变革。为了研究出更加符合实际生产需求的储氢吸附剂，世界各地的科学家都在对纳米吸附材料进行了不同程度的研究。P.Chen利用化学的方法对碳纳米吸附表面进行了碱处理，是它们在比较温和的温度和常压下的条件下，可以达到很高的吸附量如用锂对其进行处理后的吸氢量甚至达到20wt%[4]，其性能丝毫不逊于汽油和柴油。

碳基储氢材料的未来发展目标是不断优化吸，脱附氢的性能，降低表面处理所耗的成本，实现大规模的工业化。它所必须面对的技术难点是如何选择合适的催化剂，怎样优化制作方法，怎么实现批量生产。SWNTs可有新型催化剂制的，纯度可高达90%还因为其结构也比较简单。所以总是受到很多的关注但是分子见得结合力一直都没有统一的认识。

小编：wyf 04.28