氫能因其可再生，易獲得，熱值高，無(wú)污染等諸多優(yōu)良特性，被視為未來(lái)清潔能源的重要來(lái)源。目前，儲(chǔ)運(yùn)是氫能發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)，低溫液化和高壓存儲(chǔ)因安全，經(jīng)濟(jì)等因素?zé)o法大面積推廣。

固態(tài)儲(chǔ)氫是利用固體材料對(duì)氫氣的物理吸附和化學(xué)反應(yīng)作用，將氫能儲(chǔ)存在固體中，是一個(gè)兼具安全，高效和高密度的儲(chǔ)運(yùn)方案，得到眾多材料研究者的青睞，國(guó)儀精測(cè)作為儲(chǔ)氫材料性能評(píng)價(jià)設(shè)備的供應(yīng)商，深切感受到了行業(yè)的蓬勃發(fā)展。

儲(chǔ)氫材料的性能表征主要包括熱力學(xué)性能和動(dòng)力學(xué)性能，PCT曲線是熱力學(xué)性能的主要表征手段，可以體現(xiàn)儲(chǔ)氫材料的吸放氫量，吸放氫壓力，滯后特性等。

以下列兩組PCT曲線為例：

圖1 

圖2

圖1為稀土合金LaNi5的PCT曲線，LaNi5理論上是一個(gè)晶胞中最多儲(chǔ)存8個(gè)氫原子，但一般認(rèn)為實(shí)際儲(chǔ)存數(shù)量不大于6個(gè)；當(dāng)儲(chǔ)存數(shù)量為6個(gè)時(shí)，理論吸氫量為1.37%，與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相符；圖示LaNi5有明顯的滯后效應(yīng)，一般認(rèn)為是氫原子的半徑大于La Ni原子構(gòu)成的多面間隙半徑所造成，吸氫后引起多面體畸變，因此循環(huán)退化嚴(yán)重，易于粉化；LaNi5是發(fā)現(xiàn)較早的儲(chǔ)氫材料，且因其吸放氫速率快，壓力較低，而得到了廣泛的研究。

圖2為鎂基儲(chǔ)氫材料的一種，相比圖1，吸放氫平臺(tái)壓力低且恒定，最大吸氫量高，無(wú)滯后效應(yīng)，因此鎂基儲(chǔ)氫材料在近些年達(dá)到了快速的發(fā)展。

循環(huán)實(shí)驗(yàn)是表征儲(chǔ)氫材料耐用性的方式，以下為部分測(cè)試結(jié)果：

圖3

 圖4

PCT曲線可以以時(shí)間為橫坐標(biāo)，吸附量為縱坐標(biāo)，從動(dòng)力學(xué)角度評(píng)價(jià)材料的吸放氫速率，我們可以從單點(diǎn)的吸放氫速率以及整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程的吸放氫時(shí)間評(píng)判材料的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

圖5（a）

圖5（b）

圖6（a）

圖6（b）

圖5（a）和圖5（b）為某鑭鎳鋁合金材料的吸脫附速率圖，該材料每個(gè)吸附點(diǎn)均能快速達(dá)到平衡，但整體吸附時(shí)間長(zhǎng)；圖6（a）和6（b）為某無(wú)機(jī)多孔儲(chǔ)氫材料吸脫附速率圖，雖在吸附階段速率較慢，難以平衡，但在脫附實(shí)驗(yàn)中，可以快速脫附；

最后我們介紹TPD脫附實(shí)驗(yàn)，在儲(chǔ)氫材料評(píng)價(jià)中的應(yīng)用

圖7        

圖8

TPD曲線可以直觀反應(yīng)材料的脫附溫度和活性點(diǎn)位的數(shù)量；但在實(shí)際工作中，常因到達(dá)脫附溫度時(shí)，脫附量瞬間增大，但因儀器內(nèi)部空間受限而無(wú)法完成脫附的困難，常用的解決方案是，在基體腔外延大腔體，以達(dá)到短時(shí)間內(nèi)大量氣體的釋放。

注：以上所有圖譜均由國(guó)儀精測(cè)自主研發(fā)高溫高壓吸附儀V-Sorb 2600 PCT測(cè)試完成。

標(biāo)簽：高溫高壓吸附儀