儲氫材料的發(fā)展現(xiàn)狀與研究前景

　　摘要：眾所周知，氫能的發(fā)現(xiàn)使得清潔新能源的范圍進一步擴大，作為替代化石燃料的首選能源之一，氫能的可再生性和環(huán)保效應被各個領域廣泛應用。氫能越來越成為人類生產(chǎn)發(fā)展中不可或缺的一部分，因此，對氫能儲存技術(shù)的發(fā)展要更進一步的探索與完善。目前，氫氣的儲存技術(shù)面臨瓶頸，嚴重阻礙了氫能的發(fā)展。鑒于此，本文主要就儲氫材料的發(fā)展現(xiàn)狀和研究前景做簡單闡述。

　　關鍵詞：氫氣;儲氫材料;發(fā)展現(xiàn)狀;研究前景

　　引言：

　　就目前來看，氫氣高效、安全儲存的技術(shù)問題是一個難點。隨著氫能新能源的不斷發(fā)展和利用，對儲氫材料的要求也越來越高，雖然市場上，也出現(xiàn)了一些比較優(yōu)勢的儲氫材料，但是，由于儲氫技術(shù)的限制，儲氫材料還不能完全充分地被高效應用，比如固體儲氫材料和新型炭質(zhì)材料，都是具有發(fā)展前景的儲氫材料，在后續(xù)人類生產(chǎn)發(fā)展中起著重要的作用。

　　一、儲氫材料的發(fā)展現(xiàn)狀

　　氫是自然界最普遍的元素，也是可循環(huán)利用的元素，憑著熱值高、無污染的優(yōu)勢被列為未來最具有潛力的能源之一，但是目前氫的儲存是發(fā)展氫能的難點之一，必須亟待解決，而儲氫材料的發(fā)展現(xiàn)狀，也是值得關注的一個問題。

　　1.物理吸附材料

　　物理吸附材料主要是通過表面積高的多孔材料，來實現(xiàn)對氫氣的可逆吸附，這種儲氫材料的優(yōu)勢在于方式簡單，并且儲氫容易，受到業(yè)內(nèi)人士的廣泛好評。物理吸附材料種類豐富，大多數(shù)在生活中都十分常見，比如：石墨、活性炭等等，這其中，因為大多數(shù)的材料在吸收氫能的過程中，需要較低的溫度才可以進行，所以常溫往往會影響這類材料的作用，因此這類物理吸附材料，可以對氫動力的移動裝置產(chǎn)生重要影響。

　　2.碳基儲氫材料

　　碳基儲氫材料的應用也十分廣泛，因其具有高度的無序多孔結(jié)構(gòu)，不光除了可以應用在氫能的儲存上，還可以在干燥劑、凈化器和解毒劑等方面有重要作用。碳基儲氫技術(shù)是在碳質(zhì)材料的基礎上實現(xiàn)的，碳質(zhì)材料是無機多孔材料，具有很強吸附氣體，比如，沸石、海泡石等，但就目前來看，在儲氫技術(shù)上研究最多的就是沸石，沸石的孔道結(jié)構(gòu)非常規(guī)則，十分有利于儲氫技術(shù)的發(fā)展。因此，沸石無機多孔材料的應用也十分廣泛。

　　3.金屬有機框架儲氫材料

　　比起其他的儲氫材料，金屬有機框架儲氫材料的優(yōu)勢更多，因其有著巨大的比表面積而出名，金屬有機框架儲氫材料在氫的運輸和儲存上功能極大，尤其是在氫的長距離運輸中和長期儲存上，更是別的儲氫材料不可比擬的，金屬有機框架儲氫材料的吸氫效果極好，具有純度高和結(jié)晶度高的優(yōu)點，但是這種材料也不是完美的，在儲氫的過程中也出現(xiàn)了一些問題，比如技術(shù)操作復雜，脫氫反應率低等等，但這同時也是儲氫技術(shù)研究目前正在攻關的難題。

　　二、儲氫技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

　　1.碳納米管吸附儲氫

　　碳納米管吸附儲氫是依靠碳納米管的結(jié)構(gòu)優(yōu)勢來完成的，首先，碳納米管的中空分層結(jié)構(gòu)為分子吸附提供了空間。其次，碳納米管有著很大比表面積，在管道結(jié)構(gòu)中分布，可以實現(xiàn)很強的毛細吸附性能，在氣體吸附上有著很強的作用。最后，碳納米管的直徑吸附量驚人，和其他的吸附材料相比，碳納米管的吸氫能力更強�？偟膩碚f，碳納米管的比表面積和吸附區(qū)域與吸附量是成正比的關系，在吸附儲氫的過程中作用突出，是目前吸附儲氫方面比較成熟的技術(shù)。

　　2.碳納米纖維吸附儲氫

　　碳納米纖維比表面積大，在吸附儲氫的過程中，就會有大量的氣體被粘附在納米纖維的表面，這時候，氫氣儲存的主要通道就形成。氫氣分子通過納米纖維的層間距，在層面之間形成巨大的動力直徑，再加上碳納米纖維的中控管道，使得碳納米的毛細作用開發(fā)，氫氣開始凝結(jié)在中空管道中，這個過程持續(xù)，碳納米纖維就會具備超級的儲氫能力。通過一系列的實驗數(shù)據(jù)，可以看出，在常溫下，碳納米纖維材料可以直接吸附氫氣，也可以直接解吸氫氣，而且，在這個過程中，碳納米纖維的儲氫密度相當客觀，實現(xiàn)儲氫效率的提升，因此，碳納米纖維材料吸附儲氫技術(shù)的發(fā)展遠景也十分廣闊。

　　三、儲氫材料發(fā)展前景

　　儲氫技術(shù)的發(fā)展需要更進一步的發(fā)展，才能發(fā)掘更具優(yōu)勢的儲氫材料，才能使得氫能的開發(fā)更加便捷，才能使得新能源的利用更加廣泛。雖然在研究的過程中，氫能材料的發(fā)展和研究還存在許多問題，但是隨著科學技術(shù)的不斷進步和儲氫材料的開發(fā)與研究的不斷探索，儲氫技術(shù)的水平一定會有一個質(zhì)的飛躍。目前，全世界范圍內(nèi)的儲氫技術(shù)都相差很大，這是一個不容忽視的問題，大多數(shù)的儲氫技術(shù)和儲氫材料，都在等著基礎研究和開發(fā)適用的進步。因此，各個國家的相關工作人員和研究人員應該高度重視儲氫技術(shù)的發(fā)展，不斷發(fā)掘儲氫技術(shù)的技術(shù)優(yōu)勢，實現(xiàn)儲氫技術(shù)的實用化和規(guī)�；�。

　　四、結(jié)束語

　　縱觀技術(shù)發(fā)展的趨勢，可以看出，儲氫技術(shù)的研究和發(fā)展的最終結(jié)果都是集中在新型的材料選擇上，如今，在很多材料在儲氫技術(shù)方面都表現(xiàn)出比其他材料更優(yōu)的性能，雖然一些材料的研究處在初始階段，但是隨著科技的不斷進步和升級，儲氫材料的應用和發(fā)展會更加廣闊。

　　參考文獻：

　　[1]周素琴，程曉春，居學海，朱小紅，儲氫材料的研究進展[J].材料科學與工程學報[J].2010.28(5)：783-790

　　[2]劉永峰，李超，高明霞，潘洪革。高容量儲氫材料的研究進展[J].自然雜志.2011.33(1)：19-26

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