材料化学调研报告.doc

新能源材料
——关于储氢材料课题的调研报告
课题组:伏柏达(组长)、王成、张彬、李雪菲、余春娇
指导教师:罗民
课题摘要:
随人类社会发展进步,生活逐步现代化,也伴随着资源的大量开发与使用,这使人类面临着全地球的能源危机和环境污染问题。长期以来,地球上的主要能源煤炭、石油、天然气现已面临枯竭的境地。在能源危机警钟响起时,人们开始把注意力转移到太阳能、原子能、核能、地热能、氢能等新能源上。但是要使这些自然存在形态的能量转变为人们直接能够使用的能量,必须要把它们转化为二次能源。那么最佳的二次能源是什么呢?氢能就是一种最佳的二次能源。氢是地球上一种取之不尽的元素。用电解水法取氢就是氢元素的广阔源泉。氢的发热值高,燃烧时的发热量在所有化学燃料发热值中首屈一指,而且氢又是一个对环境无污染的元素。所以人们很自然地把注意力集中在氢能源的开发和利用上。要利用好氢能源。摆在人们面前的问题是如何把氢储存、运输和利用。
关键词:氢能源、储氢材料、合金储氢材料、氢能源的可持续利用
前言:
调研背景:
人类社会的进步与发展,生活的现代化,不乏伴随着地球上资源的开发利用,煤、天然气、石油三大化石燃料资源的日益消耗,也面临枯竭。世界各国的科学家、专家将其资深的目光投向其他新能源,而作为最优化的二次能源氢,得到了它们的青睐,渐入人们的视野。但问题也随之而来,氢能源的制备技术、贮存方式、运输方式、利用等还不够成熟,而这些技术将面临严峻的考验。试想,如若要使氢能源普及使用,就必须克服其制备、贮存与运输。于是,我们小组便对此做出了较为深入的调研。
调研目的:
1、探寻氢能源在其制备、贮存以及运输上等存在的种种问题。
2、通过氢能源在以上方面所存在的问题,寻找合理化的方法解决诸如此类的问题,使氢能源安全、便捷、便宜的走入人们的生活。
3、通过此次课题调研,培养我们的科学探索研究精神、对新材料的探索流程、知识体系的构建、团队合作意识、严谨的思维、认真细心的学****态度等。
三、调研时间:
2012年11月1日——2012年11月26日
调研方法:
1、本课题采用在有权威的化学资料库进行氢能源相关资料的搜集、分类与整理。(采集者:李雪菲、余春娇)
2、整理好的资料进行PPT的精心制作。(制作者:张彬、伏柏达、王成)
3、氢能源资料、PPT的审核。(审核者:伏柏达)
4、课堂PPT的讲解。(主讲者:王成)
5、课堂讲解评估表的评价填写。(填表者:罗民老师、10级材料班全体同学)
6、课题评估表的分析及课题调研讨论。(讨论者:全体组员)
7、课题调研报告的总结。(总结人:伏柏达)
正文:
经过组内分工,各位组员经过精心认真的调研,各自较为出色的完成任务。最终,进过小组讨论整理,于是我们得到较完善的可信度较高的资料。也发现了氢能源在制备、贮存、运输和利用上存在的种种问题。现就其具体作出如下汇报:
氢能源的制备
1、水电解制氢:利用水在通电的条件下分解产生H2和O2。化学方程式:2H2O→2H2↑+O2↑。该法制得的H2纯度比较高。
2、副产氢气:回收的焦炉煤气中含有60%左右的氢气,石油裂解气经深冷分离也可得到纯度较高的氢气,它们是重要的工业氢源,可直接用作制氢的氢源,或经提纯后用作高纯的氢源。
3、由煤制氢:先将煤或焦炭等固体在高温下与空气和水蒸气作用,生成氢煤气,用脱硫剂脱除硫化氢,在经过一系列的处理,最终可制得氢。
4、由气态烃和轻油制氢:原料多为天然气,常采用蒸汽转化法和部分氧化法。
(1)蒸汽转化法:在高温和镍催化剂作用下,烃类原料和水蒸气进行转化反应,生成H2、CO、和CO2。如CH4表示如下:CH4+H2O→CO+3H2;CH4+2H2O→CO2+4H2O;CO+H2O→CO2+H2。
(2)部分氧化法:2CH4+O2→2CO+4H2。
以上两种方法均存有缺点,原料自身存热,原料本身便可作为燃料应用,在制备成氢气而利用,从原料、利用价值等方面均不划算。
氢能源的贮存
在常温、常压下,氢是以气态存在。工业用的氢气多储于钢瓶里,使用不便,并有一定的危险,无法作为能源而大量、广泛地使用。以液态氢气的形式来储存氢气是解决问题的一个新思路,但是氢气的液化温度很低,达到了-253℃,实际困难太大,经济投入过大,是行不通的。
为了解决这个难点,诸多科学家将苗头转向其他的储氢方式,是否,活性炭、无机化合物、有机液体氢化物、合金化合物也可以储氢呢?通过大量研究探索,终于人们发现活性炭、无机化合物、有机液体氢化物、合金化合物也可以储氢。于是学来越多的科学家、专家对储氢问题的兴趣逐渐提高。储氢材料的应用得到了迅速的发展。
小组讨论,对活性炭、无机化合物、有机液体氢化物、合金化合物四种储氢材料的储氢机