毕业论文课题相关文献综述

文献综述

1.背景

作为能源消耗大国，中国面临三大问题：一是需求量大，但资源严重不足，化石能源的日益匮乏；二是能源以煤为主，难以高效、洁净利用，且污染严重；三是能源利用效率低下。除此之外还存在着在使用以煤为主的传统化石能源过程中产生大量的温室气体、有害气体，导致空气质量下降、生态环境遭受破坏越来越严重的问题。面对如此形势，该采取怎样的应对措施？解决这些问题，可从两方面着手：一是提高传统能源的利用率，对使用过程中产生的温室气体、有毒气体进行严格的控制、治理；二是开发新能源、清洁能源，尽量少用传统化石能源，以改变我国的能源生产、消费结构。解决以上危,氢，这个宇宙中最常见的元素，作为新能源，被寄于担负起这个重大的历史使命的厚望。氢能是清洁、高热值能源，在工业、军工、航天等领域具有不可替代的地位[1]。

氢是一种理想的洁净能源载体,被很多国内外专家誉为是21世纪的绿色能源,是人类未来的能源,其具有如下特点[2-3]：（1）可以方便高效地与电互相转换,互为补充；（2）制氢所用的物质水在自然界大量存在,并且氢无论以燃烧还是电化学转换方式利用后的最终产物只为纯水或水蒸气，因此相对于其它燃料来讲，氢是非常有竞争力的可再生燃料；（3）可采取气态、液态和固态（氢的固态化合物）的方式来存储；（4）可以采用地下管线、车载气罐或火车来长途输运；（5）可以灵活高效地转化为其它形式的能量,如燃烧、电化学转换和氢化等；（6）环境相容性非常好。无论是制氢、储氢、输运以及利用的各个环节中对环境几乎都可以实现零排放，只有氢在高温下空气中燃烧时才会产生非常少量的NOx污染物。

当前氢气的制备技术已日趋成熟，人类可较易获得大量的氢气，但氢能的储存和运输却限制了氢能的利用，尤其是储存技术已经成为氢能利用走向规模化的瓶颈。氢在一般条件下是以气态形式存在的，所占体积大，这给氢的储存带来了困难。对于以氢为能源载体的氢经济来说，储氢问题涉及到氢生产、运输、最终应用等所有环节[4]。

总体来说，氢气贮存有物理和化学两大类。物理贮氢方法主要有：液氢贮存、高压氢气贮存、活性炭吸附贮存、碳纤维和碳纳米管贮存、玻璃微球贮存、地下岩洞贮存等。化学贮氢方法有：金属氢化物贮存、有机液态氢化物贮存、无机物贮存、铁磁性材料贮存等。

液化贮氢存在下列缺点：一是氢气液化要消耗很大的冷却能量，增加了贮氢和用氢的成本；二是液氢贮存容器必须使用超低温用的特殊容器，为了控制槽内液氢蒸发损失和确保贮槽的安全（抗冻、承压），必须严格绝热。

工业上常用高压气瓶贮氢，其缺点是需要厚重的耐压容器，并要消耗很多的氢气压缩功。由于氢气密度小，在有限的容积中只能贮存少量的氢气。高压容器本身笨重，不易搬动。氢气的质量只占容器质量的1%~2%，且处于高压之下，因此在经济上和安全上均不可取。

金属氢化物贮氢，氢以原子状态贮存于合金中。重新释放时，经历扩散、相变、化合等过程。这些过程受热效应与速度的制约，不易爆炸，安全性强。由于金属氢化物既可做贮氢材料，又可做功能材料，所以备受世人青睐[5]。

储氢合金不仅具有安全可靠、储氢能耗低、单位体积储氢密度高等优点，还有将氢气纯化、压缩的功能，是目前最常用的储氢材料。储氢合金一般分为以下五类：