《对若干个氢气制备及储存实验的整理》由会员分享，可在线阅读，更多相关《对若干个氢气制备及储存实验的整理（7页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、学号：20075050018系（院）化学化工学院专业化学年级2007 级姓名骆爱丽论文题目对若干个氢气制备及储存实验的整理指导教师张玉霞职称教授成绩优秀2008年5月30日摘 要3关键词3Abstract3Key Words.3引言31 .氢气的制备31.1金属及金属氢化物制备氢气31.2水的电解41.3从天然气或裂解石油气制氢气41.4从焦炭或白煤制氢气42. 氢气的储存52.1金属氢化物的储氢性能52.2铁粉为原料催化改性铁氧化物的储氢性能 53. 结论6参考文献 6对若干个氢气制备及储存实验的整理姓名:骆爱丽 学号:20075050018化学化工学院化学教育一班指导老师:张玉霞 职称:教
2、授摘 要:通过对目前氢气几种制备及储存方法的整理，比较它们的优劣特点以 及制备和储存的局限性.关键词：氢气制备;氢气储存；储氢性能Abstract：: Several of the current hydrogen through the preparation and storage of the finishing, they compare the merits and features of preparation and storage limitations. Keywords： reparation of hydrogen; hydrogen storage; Hydrogen
3、storage property 引言随着化石能源的日益短缺，能源问题已上升为世界各国尤其发达国家的战略 安全问题，而高效清洁的氢能必将成为人类社会实现可持续发展的基础。但氢的 推广主要受到制氢技术、储存技术和运输技术三个方面的限制。氢气密度小，采 用液态方式储存消耗能量大且易外漏，存在安全隐患，因此改变氢能的储存和运 输方式及实现随时制取氢的供给，可有效地解决上述问题。1氢气的制备1.1金属及金属氢化物制备氢气这几种制氢方法只适用于实验室制备，可为演示和研究，方便快速地提供氢 气，但这些方法很少用于实际生产，成本太高。1.1.1活泼金属同水的反应用金属钠或钠汞齐，最好用金属钙，同水反应，产生
4、金属氢氧化物和氢气。 镁可以与热水反应快速地放出氢气。1.1.2金属同酸的反应在金属中锌是最方便的一种，有时也用铁与酸反应。在酸中用盐酸最好，但也常 用稀硫酸（比较廉价），如果反应物中有杂质，则会产生有毒气体，应予注意。金属 纯度越高，同酸的反应越慢，所以用纯锌与酸反应时，可在酸中加入少许铜盐。1.1.3金属同强碱溶液制氢最方便的反应是用铝或硅（硅铁）同氢氧化钠溶液的作用，也可以用其他的两性 金属。1.1.4金属氢化物制氢可以用氢化锂、氢化钙、氢氧化锂同控制的水作用来制取氢气。这个方法成 本较为昂贵，但生成的氢气比较纯净，另外，这类反应得到的氢气有一半是从水 中来的，所以单位重量的氢化物可以得
5、到较大量的氢气。还有NaBH4水溶液制氢 可以很方便的调节氢气产量和氢气生成速率，当溶液和催化剂不再接触时即终止 供氢，这样可以实现现场制氢和即时供氢。目前利用Pt/C催化剂成功的实现了快 速高效的现场制氢，可以给数百瓦甚至10kw的PEMFC供氢。但NaBH4存在成 本高、催化剂易中毒等缺点，限制了其使用和推广。1.1.5铝锡合金水解制氢气采用机械法将铝锡的粉末按一定比放在球磨罐（抽成真空后充满氩气）中混合 均匀，常温下在碱性介质（破坏金属表面的致密氧化膜）中与水反应迅速。因其反应 物资源丰富、价格低廉、易保存、水解氢气产量大，完全可以为燃烧电池提供氢 气.该反应是理想的制氢的方法。1.2水
6、的电解在工业上常用镀竦的铁电极电解15%氢氧化钾溶液来生产氢气。这样发生的 氢气较为纯净，一般用在电子工艺和有机合成工艺中。氯碱工业中，电解食盐水 的过程也会产生大量的氢气，常用于工业生产中（例如合成盐酸）。1.3从天然气或裂解石油气制氢气从含烃类的天然气或裂解石油气制氢气是现实大规模工业制氢的主要方法。虽然这两种原料都可以通过热分解而产生氢气，但最常用的是它们同水蒸气的反 应，因为这类反应可以在较低的温度（1100。）下进行。1.4从焦炭或白煤制氢气令热的水蒸气在高于1000。的温度通过炽热的焦炭即可生成CO和H2。实际 生产中常交替的向发生炉通入空气，生成二氧化碳和氮气来产生足够的炉温，然
7、 后通入水蒸气。令水煤气和水蒸气一起通入装有铁钻化剂的变换炉，将CO变换成 CO2。加压洗除CO2,经过铜洗塔用氯化亚铜的氨水溶液洗去CO和CO2。这样就 只剩氢气和N2 了，所以主要用于合成氨工业中作为原料气。将上述气体产物用液 态空气冷冻，除去n2、CO和CO2，得到纯氢气。2氢气的储存2.1金属氢化物的储氢性能氢以金属氢化物的形式储在合金中，是最近几十年新发展的技术。这类合金 基本上是金属间的化合物，这种储氢材料有一种特性，当它们在一定温度和压力 下置于氢气氛当中时，它们能吸收大量的氢，生成金属氢化物。当温度升高或减 压时，它们又可逆地把氢气排放出来。2.1.1镧镍合金储氢LaNi5+3
8、H2LaNi5H6按重量计，镧竦合金含氢的比数很小，但由于LaNi5有较大的相对密度（6.4左 右），所以按体积的LaNi5可以储存较大的氢气。镧竦合金的吸氢反应只要在2到3 巴氢压下就可以可逆进行囹。LaNi5H6释放氢气的速度也很快，微略加热（250P）就 可以把储存的氢完全排放出来。LaNi5在空气中很稳定，它的吸氢放氢循环，可以 反复进行，并且性能不发生改变。2.1.2钛铁合金储氢性能TiFe+H2TiFeH2TiFe是一种有希望的储氢材料，价格比较低廉，储氢重量可达1.92%（略高于 LaNi5），吸氢和脱氢的速度也比较快TiFe的吸氢能力会受到杂质特别是氧的影响。 氢气中若含1%的
9、氧会使得TiFe的吸氢能力降低25%5。有人用锰部分代替了铁， 可以降低TiFe的平台压力，并使得合金更易活化，从而降低了成本。2.2铁粉为原料催化改性铁氧化物的储氢性能这类储氢材料是一种不同于传统的金属掺杂的改性铁氧化物储氢材料，其储- 放氢的思路是利用Fe3O4+4H2=3Fe+4H2O【6的循环氧化-还原反应进行氢的储存 与放出。氢气被存储在铁中，铁遇到“燃料”水后再反应放出氢气，该储-放氢气 的过程可反复循环。理论上，该材料储氢量高达4.8wt%，若材料的空隙率按80%计算，其体积储 氢量为64kg/m3.所以其储存量相当高，而且它还具有稳定、安全、低价、对环境友 好的优点。但该材料有
10、待进一步完善：储氢材料生成氢气的温度较高（7300。）;储 氢材料的储放循环次数还不十分理想；材料的制备成本还较高。3结论金属及金属氢化物制取氢气只适用于少量实验室制取，工业上一般采用电解 法和水煤气法；通过对反应成本、速度及氢的存储性能大小的比较，用TiFe较好，但要注意氢气的纯度。参考文献：1 Wu C, Zhang H.M., Yi B.L., Catal.TodayJ,2004,93:77483.2 范美强，刘颖雅，杨黎妮等.机械法制取铝锡合金制氢法J.高等学校化学学 报,2008,29(2) :356357.3 Luis S., Jorge M., et.al. J.Power So
11、urceJ,2004,125:2226.4 杨秀宏，傅希贤,宋宽秀.开发氢能M大学化学，天津:天津大学出版社，2003.5 申泮文,张靓华.过度金属合金氢化物M无机化学丛书，北京:科学出版 社,1998.6 王新志，李智，王晓芳等.铁粉为原料催化改型铁氧化物的储存氢气的性能J.化学学报,2008,66(4) :437438.学年论文（设计）成绩评定表评语本文简要介绍了目前氢气几种制备及储存方法的整理，比较它们的优劣特点以及 制备和储存的局限性，论文选题符合专业培养目标，难易程度比较适当。全文层次比 较合理，条理基本清晰，结论正确。该生初步掌握了科技文献的查阅方法和科技论文的基本写作方法，达到了学年论 文的一般要求。成 绩：优秀指导教师（签字）：张玉霞学院意见：学院院长（签名）：2008年5月18日200年 月 日
