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储氢特种纸特点

作者:必威体育娱乐_必威开户网站_必威首页 时间:2016-11-29 来源:http://www.tezhongzhixsy.com

储氢特种纸 现在使用的能源主要有化石能源、核能源、太阳 能、风能、水能和天然气等。但是化石能源的消耗日 益枯竭,且污染严重; 核能源一旦发生泄漏,其危害 难以估量; 太阳能、风能和水能等对于地域的限制性 较高; 天然气是使用最广泛的清洁能源,然而天然气 燃烧后产生的大量温室气体。相比而言,氢能源因为 具有高的燃烧热 (123 MJ/kg,是甲烷的 3 倍)、零燃 烧污染的优势逐渐成为能源替代的最佳选择。在现有 研究中,能够作为储氢材料的主要有金属氢化物、储 氢合金、笼状水合物和 MOFs 4 类。 金属氢化物是指在一定条件下,碱金属或碱土金 属与氢气 发 生 反 应,通过金属自身的不饱和位点 “捕捉”氢气,从而达到储存氢气的目的。储氢合金 具有与金属氢化物相同的吸附机理,但是其对金属的 选择具有多样性 (锆系、钛系、稀土系等)。笼状水 合物是一种在严苛条件 (温度、压力、气体饱和度、 水盐度、pH 值等) 下,由水或冰和氢气分子反应生 成的类似冰的、具有笼形结构的固态化合物。与上述 三者相比,MOFs 因为具有制备简单、性质多样、来 源广泛和孔径可控的特性,成为最具有潜力的储氢材 料。H. Furukawa 等 人[18] 以 锌 ( Zn) 为 金 属 中 心, 通过调 节 有 机 配 体,采用原位生长法成功制备了 MOF-210。研 究 结 果 显 示, 在 7. 7 MPa 压 力 下, MOF-210 的氢气吸附量最大为 17. 5% ,具有优异的 氢气储存性能。 纸张是由纤维通过氢键的方式组成的具有网状结构的可循环使用的绿色材料。制备具有氢气储存功能 的储氢特种纸有两种方式: ①采用原位生长法等将 MOFs 和纤维以化学键的方式相键接; ②MOFs 作为 新型填料,与纤维在有机相中抄造成纸。 MOFs 功能化的纸张具有较强的储氢性能。该种 储氢纸其储氢贡献由 3 部分构成: MOFs 储氢量、纸张 储氢量和常规填料储氢量。在整个储氢体系中,MOFs 的储氢能力占主导地位。纸张中存在大量由纤维交织 而成的孔洞,当氢气分子通过纤维-纤维孔洞时,会和 纤维-纤维孔洞壁发生碰撞,在碰撞的过程中,纤维上 裸露的活性基团会 “抓住”部分氢气分子,达到储氢 的目的。填料因本身具有一定的比表面积、表面上具 有一定的孔洞,因而作为一种优良的填料加填在纸张 中,从而提高纸张的比表面积、松厚度等性能。高比 表面积填料的加入,不仅能够增加纸张结构中孔隙的 数量,提高纸张的比表面积,而且其存在的孔洞也能 够吸附部分的氢气。基于上述理论,可以利用 MOFs 制备质地轻柔、造价低廉、便于运输的储氢纸。

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