氫氣儲存的方法與發展探討

（酒泉職業技術學院 甘肅酒泉735000）

（酒泉職業技術學院 甘肅酒泉735000）

氫氣儲存成為人們廣泛討論的話題，氫氣這種新能源對于我國的環境保護和可持續發展至關重要，因此，如何高效安全存儲氫氣是我們必須關注的。本文分析了幾種主要的儲氫方式對其優劣都進行了詳細的闡述，另外對于每種氫氣儲存方式的未來發展情況都進行了探討。

氫氣儲存方法發展

社會飛速發展，人們的經濟水平也逐漸提高，因此在生產、生活中對能源的需求也越來越高。能源的使用以及未來發展都有待于我們工作者進一步的探索和研究如何將能源使用與可持續發展相結合，在推動人們生活質量的同時也提高社會的環境質量。氫氣儲存的方法以及其未來發展成為人們廣泛討論的話題，氫氣具有豐富的存儲量以及廣泛的來源。氫氣的存儲是氫氣能源使用過程中的一個重要部分，氫氣密度較小，其密度為空氣的1/14,這種綠色能源在常溫常壓下為氣態。目前，氫氣存儲的方法有許多種，主要有液化儲氫、琉璃微球儲氫、吸附儲氫、有機化合物儲氫、金屬氫化物儲氫以及壓縮儲氫六種方法。這六種氫存儲方法各有優缺點，本文將仔細分析這六種氫氣存儲方法并探討其未來發展前景。

1 琉璃微球儲氫

琉璃微球儲氫具有最明顯的特點是它十分適用于氫動力車系統，琉璃微球儲氫發展前景廣闊。它能夠在低溫或者室溫的狀態下呈現非滲透性，在當今技術水平下，我們已經完全能夠采用琉璃微球儲氫技術。氫氣加熱到200℃~300℃之后將會進入琉璃微球內部，在等壓冷卻之后氫將會更加有效地存于空心微球中。這個過程便是琉璃微球儲氫。

在未來發展上，琉璃微球盡管具有極大優勢，但是為了獲得更佳效果，琉璃微球儲氫必須突破限制，攻破技術難點。

2 吸附儲氫

作為一種新型儲氫方式的吸附儲氫近年來倍受歡迎，這是因為吸附儲氫方法所使用的材料以及存儲效果都更加好。它主要采用納米材料、活性炭等多種材料，在壓力大小、容器自重和形狀上具有較多的優勢。

2.1 碳納米管

碳納米管是比較引人熱議的新型材料，而在納米材料中的氫的吸附機理處于化學鍵和范德華力間。碳納米管材料尺寸十分小，其理論比面積較大，研究人員將其視為極具發展前景的吸附氫儲存材料。碳納米管的自身結構會很大程度上影響儲氫效果。在實踐過程中工作人員也發現，在常溫常壓下如果涂了碳納米材料的話，氫的吸附性能較好。

其中單壁碳納米管的運用大大改善傳統的儲氫系統。這種技術也在不斷地投入到實際使用中，并在使用過程中也不斷改善。

2.2 金屬有機骨架儲氫材料

金屬有機骨架儲氫材料所構成的空隙結構比較相似，而其自身具有的空腔在-195℃、中等壓力下的情況下，配合物能夠吸收4.5%的氫氣，其儲氫性能可以說是顯而易見的。金屬有機骨架在目前還未廣泛得到采用，但是如果相關工作人員提高相關調節和控制選擇合適的金屬離子和有機配體，我們相信這種儲氫技術將會得到廣泛運用，成為人們理想的儲氫方式。

3 有機化合物儲氫

有機化合物儲氫的方式相對來說比較麻煩，其產生的雜質也需要得到及時的清理和凈化，這給儲氫工作帶來了更多的負擔，因而有機化合物儲氫的方式在目前無法進行大規模采用。這種技術當然也有它的優勢，例如儲氫密度較高，儲存及運輸都很方便。針對它的優勢及劣勢，研究工作人員還需要加大探索爭取為人們提供更加安全簡便的儲氫方式。

4 金屬氫化物儲氫

氫氣能夠在一定條件下轉化為金屬氰化物，比如當氫氣遇到某些過渡金屬或者金屬間化合物的時候。金屬氫化合物的儲氫含量比較高，但是它最大的劣勢在于氫的不可逆損傷。高溫氫腐蝕或者氰化物析出所導致的彈性畸變或者氫沉淀等等嚴重問題。金屬氰化物的金屬材料具有相對穩定的熱性能，頻繁地充放循環基本沒有問題，另外它也不容易受到水蒸氣等的腐蝕作用。

總的來說，金屬氰化物儲氫這種方式在未來要考慮的很多，當然，其發展前景也是十分廣闊的。具體而言，未來這種儲氫技術要具有更輕便和更實惠的金屬材料、頻繁充放氫氣對存儲系統的損傷也盡可能的減小、將壓縮儲氫與金屬氫化物儲氫兩者相結合。我們相信，在未來的氫氣儲存方面，我們將會向著更安全更有效的儲氫方向大步向前。

5 壓縮儲氫

我們最常見的儲氫技術即壓縮儲氫，近年來加壓壓縮儲氫技術的相關研究較多，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壓縮氫的儲氫密度。在容器材料上，為了避免氫脆現象的發生和減少氫分子透過容器壁，相關工作者力求將容器改進為質量更輕及更加耐壓。加壓壓縮通常使用的容器是鋼瓶，這種存儲方式并不適用于移動用途，因為加大氫壓將會導致氫分子溢出的可能性。氫氣的存儲方式的研究事關重大，可喜的是我國在此方面取得了不少成就，儲氫效率都得到極大提升。根據相關研究數據顯示，當前我們的容器耐壓可達到70MPa,質量儲氫密度可達到7% ~8%。而所采用的存儲容器內膽多為鋁合金，外有碳纖維包覆。這種高強度抗壓的容器大大迎合了人們的使用需求，也為儲氫工作做了不少貢獻。有關提高壓縮氫的儲氫密度問題，工作人員主要是向容器中添加部分吸氫物質，目的是為了讓其達到“準液化”程度，氫也能夠在壓力降低時自動得到釋放。壓縮儲氫的方式有利于我們在更大規模下實現最安全可靠最有效的儲存氫氣。

6 結論

通過以上的探討，我們對氫氣儲存有了更深刻的了解，壓縮儲氫是使用范圍最廣的一種，金屬氰化物儲氫體積密度是最高的，而吸附儲氫這種方式可以說是極具發展潛力的方式。氫能源有利于我國能源的高效利用，有利于落實貫徹可持續發展觀，因而氫儲存方式的研究工作必須受到相關部門的重視。氫能源開發離不開氫氣儲存，研發新型技術順應時代發展需求，也是與人們生產生活息息相關的大事。我們需要不斷完善以上提到的幾種儲氫方法，緊跟科學技術的步伐，將高效安全的儲氫方法落實到實際運用中以為人民謀取更多福利。

氫氣儲存的方法與發展探討

■曹鈺

U473.2+5[文獻碼]B

1000-405X（2016）-10-346-1

曹鈺（1983～），女，本科，講師，研究方向為電工電子、電力系統。

甘肅省科技計劃資助（1309RTSF043）；甘肅省科技創新平臺專項資助（144JTCF256）