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固态储氢材料及储氢罐技术

固态储氢材料及储氢罐技术

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  过渡金属修饰的三维石墨烯改性储氢材料及储氢罐技术是北京东方红升应用技术研究院和北京科技大学经过合作研究开发出的技术。固态储氢具有储氢压力低(<5MPa)、储氢密度高(>50kg/m3)和氢气纯度高(>99.999%)的优势,是一种安全高效的储氢方式。过渡金属修饰的三维石墨烯协同提升储氢材料的动力学性能和循环稳定性,且有利于储氢罐的传质和传热性能,研究成果在全国处于领先水平。

  目前具备高温型和低温型两个类型应用产品:

  高温型:Mg系材料是高容量储氢材料的典型代表,储氢量达到7.6wt%,可在高温条件下使用,但存在循环稳定性差和动力学性能不佳的问题。在过渡金属修饰三维石墨烯的研制基础上,通过复合镁合金,有效改善了材料的动力学性能,三维石墨烯限制了颗粒团聚,改善了循环性能,此外石墨烯良好的导热性能也加强了复合材料的传热特性,有利于吸放氢反应的进行。

  低温型:Ti系储氢材料与目前已商业应用的稀土LaNi5固态储氢材料类似,可在常温常压附近吸放氢,并具有较低的成本(仅约为LaNi5的三分之一),较高的质量储氢密度1.8~2.0 wt%(相比LaNi5提升30~40%)。通过过渡金属修饰三维石墨烯的改性,其动力学性能循环性能和传热传质性能都得以显著提升。

  技术包括:铁基纳米材料修饰三维石墨的制备方法(ZL201810116859.7),铁基催化剂修饰三维石墨烯限域改性储氢材料的方法(ZL201810116860.X),复合材料制备储氢罐的技术,以及应用方案(补充这次申请的船和三轮车的专利。)

  技术创新点体现在以下几个方面:

  1、 三维石墨烯比片状石墨烯具有更大的比表面积、更稳定的结构和更优良的热传导性能,可增加氢扩散通道,防止储氢材料颗粒的团聚,有效改善吸放氢性能和循环稳定性;

  2、 在三维石墨烯片层结构上合成纳米铁基合金、氧化物、卤化物等不同种类的催化剂,促进吸放氢反应进行,催化剂与石墨烯共同作用可协同促进储氢性能;

  3、 将纳米铁基催化剂修饰的三维石墨烯与储氢材料的复合,无需添加导热材料,直接压制成块用于储氢罐中,有利于提高储氢材料应用过程中的传质和传热性能,提升了储氢罐使用性能。

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发布时间:2021-11-15 10:36:03

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