碳質(zhì)儲(chǔ)氫材料的案例
劉名瑞 等：基于物理吸附儲(chǔ)氫材料的研究進(jìn)展
物理吸附儲(chǔ)氫技術(shù)雖然具有明顯的技術(shù)瓶頸，但與其他儲(chǔ)氫技術(shù)結(jié)合形成復(fù)合儲(chǔ)氫體系，仍然具有很好的協(xié)同效應(yīng)，幫助提高儲(chǔ)氫效率、改善吸放氫動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)性能，是儲(chǔ)氫領(lǐng)域必要的技術(shù)分支。
關(guān)鍵詞 儲(chǔ)氫；物理吸附；碳基材料；有機(jī)骨架；水合物
作為替代石油、煤炭等化石能源的主要清潔能源之一，氫能技術(shù)的發(fā)展迎來了很大的機(jī)遇與挑戰(zhàn)。氫儲(chǔ)運(yùn)是氫能源大規(guī)模應(yīng)用的前提，尤其作為移動(dòng)應(yīng)用端的清潔能源汽車，目前主要采用的是高壓氣態(tài)存儲(chǔ)，面臨的主要問題是質(zhì)量儲(chǔ)氫密度低和存在安全風(fēng)險(xiǎn)等。因此，氫氣的商業(yè)化、規(guī)模化發(fā)展仍需要解決氫氣儲(chǔ)運(yùn)的高密度、高安全性技術(shù)瓶頸?，F(xiàn)有氫儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)包括高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫、低溫液態(tài)儲(chǔ)氫、有機(jī)液態(tài)儲(chǔ)氫和固態(tài)儲(chǔ)氫，其中固態(tài)儲(chǔ)氫的材料又可以根據(jù)氫氣與材料的鍵合能力及化學(xué)鍵類型分為3類：①物理吸附材料，氫氣通過物理吸附的方式以分子形態(tài)儲(chǔ)存在材料中，吸附能力一般較弱；②化學(xué)吸附材料，氫氣在材料表面解離后，通過共價(jià)鍵、金屬鍵、配位鍵等方式與材料元素形成新的化合物，結(jié)合牢固，放氫難；③復(fù)合儲(chǔ)氫材料，將物理吸附材料與化學(xué)吸附材料結(jié)合形成復(fù)合體系，通常利用納米化、添加催化劑等方式可以進(jìn)一步提升儲(chǔ)氫性能?？梢?，物理吸附儲(chǔ)氫技術(shù)是氫儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)中一個(gè)重要的分支，通過研究物理吸附儲(chǔ)氫體系的種類、技術(shù)特點(diǎn)和未來發(fā)展趨勢可以為未來氫氣儲(chǔ)運(yùn)的多元化提供技術(shù)路線，也為氫氣向商用、民用領(lǐng)域發(fā)展提供解決思路。
1 碳基材料物理吸附儲(chǔ)氫
碳基儲(chǔ)氫材料主要包括活性炭、石墨烯、碳納米管、介孔碳和碳?xì)饽z等。
展開 復(fù)合材料儲(chǔ)氫氣瓶
COMPOSITE 700 BAR-VESSEL FOR ON-BOARD COMPRESSED GASEOUS HYDROGEN STORAGE.pdf
西安交大開發(fā)出高密度固態(tài)儲(chǔ)氫材料
氫能作為一種零碳排放的清潔能源，廣泛應(yīng)用于航空航天、陸運(yùn)水運(yùn)等領(lǐng)域，但是氫氣易燃易爆，十分危險(xiǎn)，稍有不慎便容易引發(fā)安全事故，所以儲(chǔ)氫技術(shù)是目前氫能大規(guī)模推廣應(yīng)用的瓶頸。
“怎樣更好地儲(chǔ)存、利用氫能”是科學(xué)家們一直致力研究的問題。202
1年3月5日，2021年國務(wù)院政府工作報(bào)告中指出，扎實(shí)做好碳達(dá)峰、碳中和各項(xiàng)工作，制定2030年前碳排放達(dá)峰行動(dòng)方案，優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和能源結(jié)構(gòu)。
近日
，西安交通大學(xué)科研團(tuán)隊(duì)開發(fā)出高密度固態(tài)儲(chǔ)氫材料——石墨烯界面納米閥固態(tài)儲(chǔ)氫材料，
可實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)氫材料安全、可控、穩(wěn)定釋氫，克服氫氣低溫釋放難題。相關(guān)成果被央視財(cái)經(jīng)頻道節(jié)目《創(chuàng)業(yè)英雄匯》報(bào)道。
傳統(tǒng)的氫氣儲(chǔ)運(yùn)主要通過高壓氣態(tài)法或低溫液態(tài)法實(shí)現(xiàn)，高壓氣態(tài)法對容器質(zhì)量要求高、容易造成氫氣的泄露，安全性低。低溫液態(tài)法需要將氫氣冷卻至-200℃以下，成本昂貴，經(jīng)濟(jì)性差導(dǎo)致適用范圍小。同時(shí)這兩種方法都必須使用笨重的罐體來承壓或保溫，造成了巨大的有效質(zhì)量損失，導(dǎo)致總儲(chǔ)氫密度大幅降低。而近年來快速發(fā)展的常規(guī)固態(tài)儲(chǔ)氫材料將氫原子與金屬原子等結(jié)合實(shí)現(xiàn)氫的儲(chǔ)存，是一種更安全、高效的儲(chǔ)氫方式，但常規(guī)材料中氫的釋放存在條件苛刻、動(dòng)力學(xué)緩慢、脫氫不完全、氫氣純度低、催化劑昂貴、催化劑中毒等難以克服的問題，同樣限制了其在商業(yè)領(lǐng)域的大規(guī)模應(yīng)用。
針對此問題，西安交通大學(xué)電氣學(xué)院張錦英教授團(tuán)隊(duì)開發(fā)了石墨烯界面納米閥固態(tài)儲(chǔ)氫材料，以高活性輕金屬氫化物為原材料，在不同組分界面建立石墨烯界面納米閥結(jié)構(gòu)，通過界面納米閥非催化動(dòng)力學(xué)調(diào)控機(jī)制實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)氫材料安全、可控、穩(wěn)定釋氫。
展開 一個(gè)350 bar的復(fù)合材料儲(chǔ)氫罐
基于Sika汽車法國公司、東麗碳纖維歐洲公司、MF Tech和Ullit之間的合作，一個(gè)Ullit 36L儲(chǔ)氫罐-350bar獲得EC/79/2009汽車應(yīng)用的認(rèn)可。鳳凰環(huán)氧樹脂127https://www.hongyantu.com/goodlist/sz/48285.html
在依據(jù)EC 79/2009要求的所有試驗(yàn)中，這種配有閥門的4型復(fù)合材料罐，在經(jīng)受了1000次氫氣從20bar到350bar的不間斷循環(huán)后，又經(jīng)受了500小時(shí)的滲透試驗(yàn)，所得的滲透結(jié)果為0.14～0.62 Ncm3/L/h，這比EC 79/2009法規(guī)要求的6 Ncm3/L/h 要好10倍，之后，沒有發(fā)現(xiàn)襯里坍塌，這也很重要。
這項(xiàng)成功合作的下一步是依據(jù)EC 79/2009法規(guī)對36L儲(chǔ)氫罐-70 Mpa進(jìn)行認(rèn)可。
展開 
一文搞懂ANSYS_ACP復(fù)雜實(shí)體模型復(fù)合材料纏繞鋪層設(shè)計(jì)（Ⅳ型儲(chǔ)氫罐高精度建模及壓力作用分析） ￥99.66
氫氣因其零排放特性而被認(rèn)為是能源的終極形式，氫燃料電池汽車也以其零排放的特點(diǎn)成為未來汽車的發(fā)展趨勢，用于存儲(chǔ)高壓氫氣的儲(chǔ)氫氣瓶是燃料電池汽車必不可少的關(guān)鍵零部件之一。根據(jù)儲(chǔ)氫罐的結(jié)構(gòu)，它可以分為四種類型。I型儲(chǔ)氫罐是一種金屬氣缸，其重量大、儲(chǔ)存壓力低。II型的特點(diǎn)是在金屬襯套外部增加了環(huán)箍繞組，與I型相比，重量減輕，壓力增加。III型在金屬襯套周圍完全包裹碳纖維，并進(jìn)一步加強(qiáng)圓頂部分，減輕重量，從而獲得更大的承壓能力。IV型和III型的區(qū)別在于，IV型儲(chǔ)氫罐中使用了塑料襯套，再次降低了成本和重量，其氫氣儲(chǔ)存壓力可高達(dá)70MPa。
ANSYS ACP是一款專用的復(fù)合材料前后處理工具，在前處理鋪層信息定義和后處理結(jié)果查看環(huán)節(jié)中都有著簡潔高效和人性化的設(shè)置操作，但限于儲(chǔ)氫罐的幾何模型復(fù)雜、鋪層角度多變、圓頂處不規(guī)則加厚等特點(diǎn)，其實(shí)體模型的復(fù)材纏繞鋪層設(shè)置較有難度，本文旨在基于ANSYS Workbench平臺(tái)建立等比例、高精度的Ⅳ型儲(chǔ)氫罐復(fù)合材料實(shí)體模型，并將其與Static Structural聯(lián)合使用以分析其在60MPa壓力作用下的變形、應(yīng)力、應(yīng)變等信息。其中詳述了ANSYS ACP在復(fù)合材料鋪層設(shè)計(jì)中的操作流程及變角度、變厚度、實(shí)體貼合碳纖維鋪層等內(nèi)容，為Step by Step可復(fù)現(xiàn)教程文檔，借助此過程可掌握復(fù)雜實(shí)體模型的復(fù)材鋪層設(shè)計(jì)技術(shù)，另外本文所采用的儲(chǔ)氫罐模型來源于真實(shí)Ⅳ型儲(chǔ)氫罐模型，亦可為儲(chǔ)氫罐設(shè)計(jì)應(yīng)用提供技術(shù)支撐。
付費(fèi)文件包含完整仿真流程文件一套、所使用的全部幾何文件和軟件逐步操作教程文檔一個(gè)。教程文檔十分詳細(xì)，共計(jì)51頁、7000余字，用戶可根據(jù)教程文檔進(jìn)行學(xué)習(xí)以及逐步操作實(shí)現(xiàn)對Ⅳ型儲(chǔ)氫罐碳纖維復(fù)合材料的鋪層設(shè)計(jì)與仿真。
文檔教程收獲：
掌握ACP變角度、變厚度的復(fù)雜形狀實(shí)體復(fù)合材料纏繞鋪層設(shè)計(jì)技術(shù)。
展開 深圳大學(xué)Nature子刊：納米儲(chǔ)氫材料用于“氫熱抗癌治療”
—納米儲(chǔ)氫材料用于“氫熱抗癌治療”
眾所周知，氫氣是一種易燃易爆的氣體（爆炸的濃度范圍4.0%～75.6%），長期被認(rèn)為是一種生物惰性的氣體。但最近大量的研究結(jié)果表明，在生理環(huán)境中，氫氣是一種具有生物安全性的內(nèi)源性信號(hào)分子，被認(rèn)為是一種還原性穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)劑，對炎癥和氧化相關(guān)的諸多疾病都展現(xiàn)出一定的療效，如癌癥、缺血再灌注損傷、心血管疾病、神經(jīng)退行性疾病、呼吸系統(tǒng)疾病、皮膚病、膿毒癥等。
但氫氣的溶解度較低，且在體內(nèi)可任意擴(kuò)散，因此直接吸入氫氣或是注射/飲用富氫水，通常很難使氫氣分子有效到達(dá)并大量蓄積在深層病灶組織，經(jīng)常導(dǎo)致治療效果有限。如何實(shí)現(xiàn)氫的有效存儲(chǔ)、靶向遞送和控制釋放對提高氫治療效果具有重要意義，但是目前仍然充滿挑戰(zhàn)。近年來，深圳大學(xué)何前軍教授課題組提出了納米材料輔助氣體治療的策略，借助納米材料的功能特性解決氣體治療方面的問題，開拓了“納米氣體治療”研究領(lǐng)域。
成果簡介
近日，何前軍教授帶領(lǐng)的“先進(jìn)納米藥物課題組”與美國加州大學(xué)洛杉磯分校（UCLA）顧臻教授課題組合作，研發(fā)了一種用作腫瘤治療的“儲(chǔ)氫材料”—— 在近紅外光刺激下響應(yīng)性釋放氫氣并產(chǎn)生熱量，以提升殺滅腫瘤細(xì)胞的療效及選擇性。該研究首次提出了“氫熱治療”的概念，在多種細(xì)胞和小鼠模型上初步驗(yàn)證了氫氣和高熱對腫瘤細(xì)胞的協(xié)同增效抗癌機(jī)制、及對正常細(xì)胞的減毒保護(hù)功效。團(tuán)隊(duì)通過設(shè)計(jì)合成一種新型氫化鈀納米材料，實(shí)現(xiàn)了利用近紅外光局部控制氫氣的釋放并有效產(chǎn)熱，并實(shí)現(xiàn)了光熱成像/光聲成像引導(dǎo)氫熱治療，可潛在地對多種腫瘤實(shí)現(xiàn)高效、低毒的治療。該氫熱療法潛在為設(shè)計(jì)開發(fā)新型抗癌藥物提供了新的思路和理論支持，對促進(jìn)氫分子醫(yī)學(xué)的臨床轉(zhuǎn)化有著積極意義。
展開 2016中國國際碳材料大會(huì)
2 碳材料行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制定及全球?qū)＠季?2 穩(wěn)定量產(chǎn)高品質(zhì)石墨烯工藝及應(yīng)用推廣探討
2 國際石墨烯產(chǎn)業(yè)化成功案例分享
2 碳纖維及其復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)與中國制造2025發(fā)展機(jī)遇
2 碳基薄膜技術(shù)進(jìn)展及趨勢
2 碳納米管、富勒烯研究現(xiàn)狀與產(chǎn)業(yè)發(fā)展
2 石墨材料研究現(xiàn)狀及應(yīng)用發(fā)展
2 金剛石材料研究現(xiàn)狀及應(yīng)用發(fā)展
2 碳材料制備及表征設(shè)備創(chuàng)新與發(fā)展
2 特種炭黑研究現(xiàn)狀及應(yīng)用發(fā)展
大會(huì)第一天
晚上
產(chǎn)業(yè)投融資專題論壇
2 碳材料應(yīng)用領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)發(fā)展及研發(fā)趨勢
2 創(chuàng)投經(jīng)驗(yàn)分享
2 碳材料行業(yè)投資的機(jī)遇剖析
2 園區(qū)利好政策分享
2 典型跨國企業(yè)的布局與資源
2 項(xiàng)目投融資推介
2 新三板政策解析
大會(huì)第二天
分論壇一：碳材料在儲(chǔ)能領(lǐng)域應(yīng)用
2 石墨烯在鋰電、燃料電池領(lǐng)域應(yīng)用
2 石墨烯在太陽能電池領(lǐng)域應(yīng)用
2 石墨烯在超級電容領(lǐng)域應(yīng)用
2 石墨烯基材料在高效儲(chǔ)能領(lǐng)域應(yīng)用
2 碳質(zhì)材料儲(chǔ)氫的研究進(jìn)展及應(yīng)用
2 碳納米管在鋰電池復(fù)合電極材料領(lǐng)域應(yīng)用
2 碳納米管在超級電容領(lǐng)域應(yīng)用
2 創(chuàng)新石墨材料在儲(chǔ)能領(lǐng)域的應(yīng)用
2 富勒烯創(chuàng)新設(shè)計(jì)及其在儲(chǔ)能領(lǐng)域的應(yīng)用
分論壇二：碳材料在摩擦領(lǐng)域應(yīng)用
2 類金剛石薄膜在工模具領(lǐng)域應(yīng)用發(fā)展
2 類石墨碳涂層摩擦學(xué)研究及應(yīng)用
2 石墨烯在超潤滑材料領(lǐng)域應(yīng)用
2 碳纖維增強(qiáng)陶瓷基材料在摩擦領(lǐng)域應(yīng)用
分論壇三：碳材料在海洋工程領(lǐng)域應(yīng)用
2 石墨烯在海洋重防腐涂料領(lǐng)域應(yīng)用
2 碳基薄膜在海洋工程裝備領(lǐng)域應(yīng)用
2 碳纖維及其復(fù)合材料在海洋工程領(lǐng)域應(yīng)用
分論壇四：碳材料在電子信息領(lǐng)域應(yīng)用
2 石墨烯在柔性電子器件領(lǐng)域應(yīng)用
2 石墨烯涂層在電子設(shè)備精密部件應(yīng)用
2 石墨烯導(dǎo)電薄膜在電子信息領(lǐng)域的應(yīng)用
2 石墨烯在超敏傳感器領(lǐng)域的應(yīng)用
2 類金剛石薄膜在信息存儲(chǔ)領(lǐng)域應(yīng)用
展開 