1 武汉理工大学 船海与能源动力工程学院,湖北 武汉 430063
2 武汉理工大学 水路交通控制全国重点实验室,湖北 武汉 430063
3 武汉理工大学 国家水运安全工程技术研究中心,湖北 武汉 430063
4 武汉理工大学 交通与物流工程学院,湖北 武汉 430063
金属氢化物储氢是一种基于化学吸收原理的氢气储存方法,具有高体积储氢密度和高安全性的特点,在船舶储氢领域的应用潜力备受关注。在此背景下,对于金属氢化物储氢技术在船舶上的应用,有着材料性能、反应器性能、热管理系统、成本等一系列有待研究的问题。首先,对金属氢化物储氢技术进行归纳,总结梳理金属氢化物的工作原理及材料性能方面的研究进展,并介绍金属氢化物在船舶上的应用情况;然后,结合氢能船舶的应用环境及需求,分析金属氢化物储氢技术在船舶上应用的技术、经济可行性,并以满足氢能船舶对氢气储量和放氢速率要求为目标,介绍船用金属氢化物储氢系统的研究,包括储氢系统性能研究、储氢反应器结构、反应器结构优化、耦合船舶燃料电池的热管理系统和储氢系统设计思路;最后,结合上述研究内容,对船用金属氢化物储氢系统的研究方向进行总结与展望。
船舶储氢 金属氢化物 储氢性能 反应器设计 热管理 maritime hydrogen storage metal hydride hydrogen storage performance reactor design thermal management
1 北京大学 1. 化学与分子工程学院
2 前沿交叉学科研究院, 北京 100871
水解制氢是一种常温常压下的现场制氢方式。由于水解制氢材料氢含量高, 储存容易, 运输方便, 安全可靠, 一直受到研究者们的关注。本文综述了近年来水解制氢材料的总体发展情况, 介绍了三类主要的水解制氢材料, 包括硼氢化物(NaBH4, NH3·BH3)、金属(Mg, Al)以及金属氢化物(MgH2), 对不同材料的制氢原理、主要问题、催化剂与材料设计进行了详细介绍, 比较了不同体系的特点与制氢成本, 并对水解制氢及水解制氢材料的现状和商业化面临的困难做了评价, 最后对未来的发展方向进行了展望。
制氢 水解 金属 金属氢化物 硼氢化物 制氢成本 hydrogen generation hydrolysis metal metal hydride borohydride cost of hydrogen
中国工程物理研究院核物理与化学研究所, 四川 绵阳 621900
红外光谱和拉曼光谱是分析金属氢化物结构的强有力工具, 通过红外、 拉曼光谱分析并结合理论计算, 可以获得二元(MgH2, CaH2, AlH3)和三元(Mg2FeH6)金属氢化物中金属原子与氢原子局域成键环境信息, 从而鉴别金属氢化物不同的相结构, 还可以获得三元金属氢化物M2RuH6(M=Ca, Sr, Eu)中由于金属原子的不同而导致的结构差异, 以及三元金属氢化物与其氘化物的结构差异。 利用原位拉曼光谱分析技术分析高压或高温下金属氢化物的形成与分解反应过程, 可以获得金属氢化物在高压加载及卸压过程中的结构变化, 更好的理解金属氢化物的衍射数据。 PAIR(photoacoustic infrared spectroscopy)光谱技术增强了红外活性和拉曼活性组合谱带的强度, 从而避免了空气及潮湿环境对傅里叶红外变换光谱实验结果的影响。 红外光谱和拉曼光谱用于金属氚化物的结构分析, 获得金属氢化物中金属原子与氢同位素原子局域成键环境的差异, 更好的研究氢同位素效应。 而且, 拉曼光谱已被成功用于分析氢同位素混合气体的组成。 因此, 将金属氢化物结构的红外和拉曼光谱分析与氢同位素气体组分的拉曼光谱分析相结合, 可用于研究金属与氢同位素气体反应的动力学过程及同位素效应。
金属氢化物 红外 拉曼 结构 Metal hydrides Infrared Raman Structure
中国工程物理研究院 核物理与化学研究所, 四川 绵阳 621900
利用发射光谱方法对真空弧离子源放电等离子体特性进行了诊断。同时,基于局域热力学平衡等离子体的发射光谱理论,建立了等离子体的发射光谱拟合模型,对真空弧放电离子体光谱进行了分析。针对TiH真空弧离子源,分别对330~340 nm与498~503 nm范围内Ti+离子与Ti原子的发射光谱进行了对比拟合,获得了较好的符合度,解决了传统Boltzmann斜率法计算等离子体温度需要孤立的不受附近谱线干扰的线状光谱的困难。最后,利用该方法计算了真空弧离子源在不同放电条件下的等离子体发射光谱、等离子体密度与温度参数。结果表明,TiH真空弧放电等离子体温度在1 eV左右,同时,放电所产生的氢原子要远远大于金属原子,并且随着真空弧离子源馈入功率的增加,TiH电极中解吸附出来的氢比蒸发出来的金属增加得更多,这有利于TiH离子源在中子发生器方面的应用。
发射光谱 光谱拟合 真空弧放电 金属氢化物 optical emission spectroscopy emission spectra fitting vacuum arc discharge metallic hydride 强激光与粒子束
2015, 27(11): 114004