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超級活性炭在吸附儲氫技術中嶄露頭角
文章作者：韓研網絡部 更新時間：2016-3-25 18:06:33
近幾年，氫能汽車的樣車在發達國家相繼問世。之所以未在市場流通，是因為價格比市場流行汽車高出近1倍。但這個價格差距并不大，說明氫能汽車流通的日子并不遙遠。氫能汽車的關鍵技術環節有2個：儲氫與燃料電池。車用氫燃料電池技術在發達國家已臻成熟，我國的技術水平距離實用尚有差距。但氫氣在車上的儲存技術，即使是發達國家也還沒有獲得滿意的解決。合金儲氫技術，無論在單位合金重量的儲氫容量方面，還是在吸放氫條件的溫和程度方面，均不適于氫能的規模化儲存與運輸。早期的氫能汽車采用壓縮儲氫辦法，在車上放置20～25MPa壓力的氫力鋼瓶，占用的空間和自重都是嚴重問題。
近期的氫能汽車儲存液氫。氫氣液化成本很高，相當于消耗了1/3的液化氫氣。液氫溫度約-250℃，蒸發損失也不小。目前的氫能汽車，儲氫部分的成本約占總成本的一半。降低儲氫成本，將使氫能汽車流通時間大大提前。
除氫能汽車外，廉價的大規模氫能儲運技術，將使氫能的廣泛利用立即成為現實。在煉油、煉焦、氯鹼、化肥等多種工業部門副產大量含氫氣體，從中提取純氫的技術也是成熟的，只是因為沒有適宜的大規模儲存與運輸氫氣的技術，副產的氫氣沒有被有效利用。我國每年如此燒掉或放空的氫氣至少在1010標立米以上。若在天然氣中摻入15%的氫氣，作為內燃機汽車燃料，則可解決天然氣汽車的功率下降問題，并可使城市大氣污染問題解決的難度大為降低。由此可見，如能提供方便、廉價的大規模儲存與運輸氫氣的技術，則大量地使用氫能將近在明天。
作為規模化的實用儲氫技術，必須具備吸放氫條件溫和、儲氫容量大和成本低3個基本特征。金屬合金儲氫的機理是，首先打開聯結兩氫原子的化學鍵，然后氫原子與合金晶格中的金屬原子形成氫化物鍵。放氫時，則需首先打開氫化物鍵，釋放出氫原子，然后兩個氫原子結合為氫分子。由于涉及到化學鍵的打開與形成，吸放氫條件難以“溫和”。例如，鎂基合金的吸放氫溫度為300℃。與此相比，氫氣在碳基材料上的物理吸附，是基于作用力弱得多的，沒有聯結原子的化學鍵的打開與生成過程，因此吸放氫條件必須溫和，吸附熱效應也相對較小。
作為儲氫容量指標，國際能源機構認為必須超過5wt%。除鎂基合金外，其它儲氫合金皆不能達到此容量。而碳基材料的儲氫容量卻不難超過這一指標。其中儲氫容量最大的吸附材料是碳納米管，已被證實的儲氫容量是10wt%］，但是批量生產碳納米管的技術尚不成熟，其昂貴的價格使其不具備實際應用價值；可大規模生產的碳基儲氫材料是超級活性炭和活性炭纖維。二者的儲氫容量相近，但后者成本約低10倍。因此，在高比表面積的超級活性炭上吸附儲氫，具有吸放氫條件溫和、儲氫容量較大、成本低的基本素質，展現出解決規模儲氫問題的希望。
文章標簽：椰殼活性炭,果殼活性炭,煤質活性炭,木質活性炭,蜂窩活性炭,凈水活性炭.
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