氢气储存的方法与发展探讨

（酒泉职业技术学院 甘肃酒泉735000）

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氢气储存成为人们广泛讨论的话题，氢气这种新能源对于我国的环境保护和可持续发展至关重要，因此，如何高效安全存储氢气是我们必须关注的。本文分析了几种主要的储氢方式对其优劣都进行了详细的阐述，另外对于每种氢气储存方式的未来发展情况都进行了探讨。

氢气储存方法发展

社会飞速发展，人们的经济水平也逐渐提高，因此在生产、生活中对能源的需求也越来越高。能源的使用以及未来发展都有待于我们工作者进一步的探索和研究如何将能源使用与可持续发展相结合，在推动人们生活质量的同时也提高社会的环境质量。氢气储存的方法以及其未来发展成为人们广泛讨论的话题，氢气具有丰富的存储量以及广泛的来源。氢气的存储是氢气能源使用过程中的一个重要部分，氢气密度较小，其密度为空气的1/14,这种绿色能源在常温常压下为气态。目前，氢气存储的方法有许多种，主要有液化储氢、琉璃微球储氢、吸附储氢、有机化合物储氢、金属氢化物储氢以及压缩储氢六种方法。这六种氢存储方法各有优缺点，本文将仔细分析这六种氢气存储方法并探讨其未来发展前景。

1 琉璃微球储氢

琉璃微球储氢具有最明显的特点是它十分适用于氢动力车系统，琉璃微球储氢发展前景广阔。它能够在低温或者室温的状态下呈现非渗透性，在当今技术水平下，我们已经完全能够采用琉璃微球储氢技术。氢气加热到200℃~300℃之后将会进入琉璃微球内部，在等压冷却之后氢将会更加有效地存于空心微球中。这个过程便是琉璃微球储氢。

在未来发展上，琉璃微球尽管具有极大优势，但是为了获得更佳效果，琉璃微球储氢必须突破限制，攻破技术难点。

2 吸附储氢

作为一种新型储氢方式的吸附储氢近年来倍受欢迎，这是因为吸附储氢方法所使用的材料以及存储效果都更加好。它主要采用纳米材料、活性炭等多种材料，在压力大小、容器自重和形状上具有较多的优势。

2.1 碳纳米管

碳纳米管是比较引人热议的新型材料，而在纳米材料中的氢的吸附机理处于化学键和范德华力间。碳纳米管材料尺寸十分小，其理论比面积较大，研究人员将其视为极具发展前景的吸附氢储存材料。碳纳米管的自身结构会很大程度上影响储氢效果。在实践过程中工作人员也发现，在常温常压下如果涂了碳纳米材料的话，氢的吸附性能较好。

其中单壁碳纳米管的运用大大改善传统的储氢系统。这种技术也在不断地投入到实际使用中，并在使用过程中也不断改善。

2.2 金属有机骨架储氢材料

金属有机骨架储氢材料所构成的空隙结构比较相似，而其自身具有的空腔在-195℃、中等压力下的情况下，配合物能够吸收4.5%的氢气，其储氢性能可以说是显而易见的。金属有机骨架在目前还未广泛得到采用，但是如果相关工作人员提高相关调节和控制选择合适的金属离子和有机配体，我们相信这种储氢技术将会得到广泛运用，成为人们理想的储氢方式。

3 有机化合物储氢

有机化合物储氢的方式相对来说比较麻烦，其产生的杂质也需要得到及时的清理和净化，这给储氢工作带来了更多的负担，因而有机化合物储氢的方式在目前无法进行大规模采用。这种技术当然也有它的优势，例如储氢密度较高，储存及运输都很方便。针对它的优势及劣势，研究工作人员还需要加大探索争取为人们提供更加安全简便的储氢方式。

4 金属氢化物储氢

氢气能够在一定条件下转化为金属氰化物，比如当氢气遇到某些过渡金属或者金属间化合物的时候。金属氢化合物的储氢含量比较高，但是它最大的劣势在于氢的不可逆损伤。高温氢腐蚀或者氰化物析出所导致的弹性畸变或者氢沉淀等等严重问题。金属氰化物的金属材料具有相对稳定的热性能，频繁地充放循环基本没有问题，另外它也不容易受到水蒸气等的腐蚀作用。

总的来说，金属氰化物储氢这种方式在未来要考虑的很多，当然，其发展前景也是十分广阔的。具体而言，未来这种储氢技术要具有更轻便和更实惠的金属材料、频繁充放氢气对存储系统的损伤也尽可能的减小、将压缩储氢与金属氢化物储氢两者相结合。我们相信，在未来的氢气储存方面，我们将会向着更安全更有效的储氢方向大步向前。

5 压缩储氢

我们最常见的储氢技术即压缩储氢，近年来加压压缩储氢技术的相关研究较多，一方面工作者深入研究了容器材料，另一方面研究探索如何提高压缩氢的储氢密度。在容器材料上，为了避免氢脆现象的发生和减少氢分子透过容器壁，相关工作者力求将容器改进为质量更轻及更加耐压。加压压缩通常使用的容器是钢瓶，这种存储方式并不适用于移动用途，因为加大氢压将会导致氢分子溢出的可能性。氢气的存储方式的研究事关重大，可喜的是我国在此方面取得了不少成就，储氢效率都得到极大提升。根据相关研究数据显示，当前我们的容器耐压可达到70MPa,质量储氢密度可达到7% ~8%。而所采用的存储容器内胆多为铝合金，外有碳纤维包覆。这种高强度抗压的容器大大迎合了人们的使用需求，也为储氢工作做了不少贡献。有关提高压缩氢的储氢密度问题，工作人员主要是向容器中添加部分吸氢物质，目的是为了让其达到“准液化”程度，氢也能够在压力降低时自动得到释放。压缩储氢的方式有利于我们在更大规模下实现最安全可靠最有效的储存氢气。

6 结论

通过以上的探讨，我们对氢气储存有了更深刻的了解，压缩储氢是使用范围最广的一种，金属氰化物储氢体积密度是最高的，而吸附储氢这种方式可以说是极具发展潜力的方式。氢能源有利于我国能源的高效利用，有利于落实贯彻可持续发展观，因而氢储存方式的研究工作必须受到相关部门的重视。氢能源开发离不开氢气储存，研发新型技术顺应时代发展需求，也是与人们生产生活息息相关的大事。我们需要不断完善以上提到的几种储氢方法，紧跟科学技术的步伐，将高效安全的储氢方法落实到实际运用中以为人民谋取更多福利。

氢气储存的方法与发展探讨

■曹钰

U473.2+5[文献码]B

1000-405X（2016）-10-346-1

曹钰（1983～），女，本科，讲师，研究方向为电工电子、电力系统。

甘肃省科技计划资助（1309RTSF043）；甘肃省科技创新平台专项资助（144JTCF256）