储氢技术与材料电子书

内容提要

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第一章 绪论

1.1 概述

1.2 氢能

1.2.1 氢的一般性质

（1）氢气与非金属的反应

（2）氢气与金属的反应

（3）氢气与金属氧化物反应

（4）氢气与其他化合物反应

（5）氢气的加成反应

1.2.2 氢的化合物

（1）离子型或类盐型氢化物

（2）共价型或分子型氢化物

（3）金属型或过渡型氢化物

（4）配位型氢化物

1.3 氢能的特点

（1）氢气的资源丰富

（2）氢气的发热值高，导热性和燃烧性能好

（3）氢气的来源和利用形式多样性

（4）氢气的环境友好性和可再生性

（5）氢气的可存储运送性

（6）氢气是安全的能源也是和平能源

1.4 氢气的制备与纯化

1.4.1 氢气的制备

（1）化石燃料转化制氢

（2）用水制氢

（3）生物质制氢

（4）其他制氢方法

1.4.2 氢气的纯化

（1）低温吸附法

（2）低温冷凝法

（3）变压吸附法

（4）膜分离法

（5）其他方法

1.5 氢气的储存

1.5.1 气态储存

1.5.2 液化储存

1.5.3 固态储存

1.6 氢气的运输

1.6.1 气氢（GH2）输送

1.6.2 液氢（LH2）输送

1.6.3 固氢（SH2）输送

1.7 氢能经济竞争发展态势

1.8 氢能的应用

1.8.1 直接燃烧

1.8.2 氢燃料电池

1.8.3 核聚变

参考文献

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氢能：第一元素

第2章 储氢材料

2.1 储氢材料的定义

2.2 对储氢材料的要求

（1）质量密度和体积密度

（3）吸/放氢动力学速度

（4）循环稳定性能

2.3 储氢材料的分类

（1）金属储氢材料

（2）碳质储氢材料

（3）无机离子型化合物储氢材料

（4）有机液体化合物储氢材料

（5）金属有机物骨架化合物储氢材料

2.4 储氢材料的吸氢原理

参考文献

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第3章 储氢材料的研究方法

3.1 简介

3.2 表征

3.2.1 X射线衍射分析

（1）原理简介

（2）X射线衍射在储氢材料中研究

（3）应用实例

3.2.2 透射电镜分析

（1）原理

（2）TEM在研究储氢材料中的作用

（3）应用实例

3.2.3 扫描电镜分析

（1）原理

（2）SEM在储氢材料研究中的作用

（3）应用实例

3.3 储氢性能测试

3.3.1 压力-组成-温度（PCT）曲线

（1）气态PCT曲线测试

（2）电化学PCT曲线测试

3.3.2 电化学放电容量测试

3.3.3 电化学循环寿命测试

3.3.4 高倍率放电性能测试

（1）图谱物理意义

（2）测试及计算方法

3.3.5 交流阻抗测试

（1）原理

3.3.6 动电位极化测试

3.3.7 恒电位阶跃放电测试

3.4 吸/放氢反应的热力学和动力学

3.4.1 吸/放氢反应热力学研究

（1）原理

（2）影响平台压的因素

（3）应用实例

3.4.2 吸/放氢反应动力学研究

（1）Johnson-Mehl-Avrami-Kolmogorov（JMAK）方法

（2）Kissinger方法

参考文献

第4章 储氢合金

4.1 金属储氢原理

4.1.1 离子型或类盐型氢化物

4.1.2 金属型氢化物

4.1.3 共价型或分子型氢化物

4.2 储氢合金的分类

4.2.1 简介

4.2.2 稀土系AB5型储氢合金

（1）合金成分优化

（2）控制合金的组织结构

（3）非化学计量比的研究

（4）合金纳米化

（5）复合合金的研究

4.2.3 AB2型laves相合金

4.2.4 Mg系储氢合金

（1）纯Mg系储氢材料的研究进展

（2）Mg-Ni系储氢材料的研究进展

4.2.5 钒系固溶体合金

4.2.6 新型稀土-镁-镍（RE-Mg-Ni）系储氢合金

4.3 储氢合金的制备

4.3.1 稀土储氢合金常用原料

4.3.2 合金的制取工艺及设备

（3）气体雾化法

（4）熔体淬冷法

（5）机械合金化

（6）还原扩散法

（7）燃烧合成法

4.4 储氢合金的热处理技术

4.5 稀土储氢合金的制粉技术

4.5.1 干式球磨制粉技术

4.5.2 湿式球磨制粉技术

4.5.3 合金氢化制粉

4.6 稀土储氢合金的表面处理

4.6.1 表面包覆金属膜

4.6.2 储氢合金的碱液处理

4.6.3 储氢合金的酸处理

4.6.4 储氢合金的氟化处理

4.6.5 表面高分子修饰处理

4.6.6 其他表面处理方法

4.7 储氢合金粉的包装

4.8 储氢合金的应用

4.8.1 镍/金属氢化物（Ni/MH）电池

4.8.2 氢的存储与运输

4.8.3 氢的回收、分离、净化

4.8.4 热能系统及其他领域的应用

参考文献

第5章 碳质储氢材料

5.1 吸附理论基础

5.1.1 物理吸附理论基础

5.1.2 化学吸附理论基础

5.2 活性炭储氢材料

5.2.1 活性炭结构及特性

（1）吸附性

（2）催化性

（3）化学性

5.2.2 活性炭制备方法

（1）活性炭原料选择

（2）炭化

（3）活化

5.2.3 活性炭储氢性能研究

5.3 活性炭纤维储氢材料

5.3.1 活性炭纤维结构及其特性

5.3.2 活性炭纤维制备工艺

（1）原料来源

（2）预处理

（3）炭化

（4）活化

（5）后处理

5.3.3 活性炭纤维储氢研究

5.4 碳纳米纤维储氢材料

5.5 C60富勒烯储氢材料

5.5.1 C60富勒烯的结构及特性

5.5.2 C60富勒烯的制备及分离提纯

（1）C60富勒烯的制备

（2）C60富勒烯的分离与提纯

5.5.3 C60富勒烯储氢研究

5.6 碳纳米管储氢材料

5.6.1 碳纳米管的结构及特性

5.6.2 碳纳米管的制备及纯化

（1）碳纳米管的制备

（2）碳纳米管的纯化

5.6.3 碳纳米管储氢

（1）碳纳米管储氢机理研究

（2）碳纳米管气-固储氢性能研究

（3）碳纳米管电化学储氢研究

5.7 石墨烯储氢材料

5.7.1 石墨烯的结构及特性

5.7.2 石墨烯的制备

（1）机械剥离法

（2）还原氧化石墨法

（3）剖开碳纳米管法

（4）化学气相沉积法

（5）直流电弧法

5.7.3 石墨烯的储氢研究现状

参考文献

第6章 无机化合物

6.1 轻金属-B-H化合物储氢

6.1.1 LiBH4的合成

6.1.2 LiBH4的结构变化

6.1.3 LiBH4的吸/放氢反应

6.1.4 LiBH4储氢性能的改性研究

（1）反应物去稳定

（2）纳米化

（3）催化改性

6.2 轻金属-Al-H化合物储氢

6.2.1 NaAlH4的合成

6.2.2 NaAIH4的结构特征

6.2.3 NaAlH4的储氢原理

6.2.4 NaAlH4的改性研究

（1）颗粒纳米化改性

（2）掺杂改性

（3）多元化改性

6.3 M-N-H化合物储氢

6.3.1 LiNH2的结构

6.3.2 Li-N-H体系储氢性能的研究

6.3.3 Li2Mg（NH）2的结构

6.3.4 金属-N-H化合物的储氢机理

（1）分子协同固态反应机理

（2）氨气中间体反应机理

6.3.5 金属-N-H化合物的储氢性能调控

（1）金属催化剂

（2）过渡金属化合物

（3）碱金属化合物

（4）碳纳米材料

（5）配位氢化物

6.4 氨硼烷类化合物储氢

6.4.1 NH3·BH3性质和分子结构

6.4.2 NH3·BH3热解制氢

（1）金属系催化剂

（2）离子液体

（3）框架材料负载

（4）金属替代

6.4.3 NH3·BH3水解制氢

参考文献

第7章 有机液体储氢材料

7.1 有机液体储氢的原理、研究目的及尚存在的技术难题

7.1.1 原理

7.1.2 该技术的技术难题

7.1.3 目前研究的目标

7.2 有机液体储氢材料的特点

7.3 有机液体储氢材料的种类

7.3.1 苯及环己烷

7.3.2 甲苯与甲基环己烷

7.3.3 十氢化萘

7.3.4 咔唑

7.3.5 乙基咔唑

7.4 吸/脱氢催化剂

7.4.1 吸氢催化剂

（1）镍系催化剂

（2）钯及铂系催化剂

（3）钌系催化剂

（4）铑系催化剂

7.4.2 脱氢催化剂

参考文献