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高密度储氢材料及航天飞行器空中发电装置

  氢因其具有高密度能量及高热效率、清洁等特性,成为未来有发展前景的新型能源之一。氢能是一种清洁燃料,其应用最关键的技术环节在于其储存。

  因氢的特性,储氢材料亦兼具含能材料及功能材料,储氢材料已被广泛用于氢同位素分离、氢的纯化、氢的储存运输、二次氢电池,并正开发用于热泵、空调、制冷、氢能汽车、热能转换系统等民用方向;另一方面,在军事上全球均致力于高能量密度材料的合成,将储氢材料作为一种高能燃烧剂以提高炸药能量,是最简单、有效、直接的方式之一。

  本研究紧密结合高密度储氢材料包括铝氢化物、硼氢化物、氨基氢化物、氨硼烷等,对于车用氢气存储系统,要求实际储氢能力大于3.12g(相当于小汽车行驶500 km所需的燃料),国际能源署(IEA)提出的目标是储氢质量分数大于5%、体积储氢密度大于50g/m3,并且放氢温度低于353 K,循环寿命超过1000次;在低温区,氢以固体形式存在,而在0℃和105 Pa的压力下,密度为0.089886ks/m3的气体,因此,发展高能最密度、高效率和安全的储氢材料和氢储运技术是日前研究的热点和必须解决的关键技术问题。

  本研究已取得的标志性成果为:1)α-AlH3和硼氢化钠储氢量>8wt%,储氢密度>80g/L;2) α-AlH3和硼氢化钠脱氢的温度低于150℃;3)α-AlH3和硼氢化钠放氢能耗(比能)≤1000kwh/kg;通过上述研究,已建立了化学催化制氢工作站,开展了模拟航天飞行器发电的一系列实验,为实现航天飞行器空中发电作技术支撑。