燃料电池中化学储氢材料的开发与验证

燃料电池中化学储氢材料的开发与验证

刊名：Journal of Power Sources（英）

刊期：2014年第7期

作者：Kriston P.Brooks

编译：李臣

氢能作为一种储量丰富、燃烧无污染、能量密度高的绿色能源，其可以为燃料电池提供高效、稳定的动力来源，因此引起广泛的关注。但是，如何对氢能进行安全、高效的储存是应用氢能的主要障碍。美国能源部储氢中心工程的主要研究方向是燃料电池汽车的储氢系统，旨在为轻型载货车建立具有指定储氢能力的储氢系统，尤其是储氢系统中反应器和散热器两个主要部件的设计与评价。

早期美国太平洋西北国家实验室开发的储氢系统主要是针对固定颗粒状储氢材料的研究，通过系统内的高压气体流动传输储氢材料，但这种传输方式容易造成储氢系统的泄漏和阻塞，因此最理想的储氢材料形态为液态。硼烷氨和铝烷含氢量高、热稳定性适中、释氢温度低，被认为是最具潜力的液态储氢材料。将45%硼烷氨（质量分数）或60%铝烷（质量分数）与硅酮油混合形成离子液体（全部由离子组成的液体）作为储氢材料。通过试验对上述储氢材料进行验证时，也要对储氢系统的反应器和散热器进行验证。储氢系统反应器为内径1cm、长度19.1cm的加热管道。管道内部放置美国莱耳流体设备公司生产的旋转探头，最大转速为40r/min，用以混合和运输储氢材料。反应器外部温度控制在150～235℃。反应器可根据汽车功率需求控制探头转速和旋转时间，以控制氢气产生，保持汽车功率平衡。散热器采用八旋转片式热交换器，其在温度29℃条件下能够在反应器周围产生6m/s的风速。将试验结果与美国洛斯阿拉莫斯国家实验室所做的基于固体储氢材料的试验结果相对比发现，液态储氢材料具有更好的性能，氢气释放时反应器的热释放量为11kJ/moL，针对其所设计的储氢系统能够正常运行。