《表1 气态储氢、液态储氢和固态储氢的特点比较》

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《高压复合储氢罐用储氢材料的研究进展》


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氢具有来源广、无污染、可再生、热值高等特点[1],加快发展氢能经济,实现氢能的规模化应用,对解决能源危机、环境问题和实现可持续发展具有重大意义,但氢气的存储运输成为制约氢能广泛应用的技术因素。目前,主要的储氢方式有高压气态、低温液态、固态三种。高压气态储氢是当下车载储氢的主要方式,丰田公司于2015年投放市场的氢燃料电池汽车Mirai配有70 MPa高压储氢罐,质量储氢密度达5.7%(质量分数),但体积储氢密度仅为40.8 kg·m-3[2]。高压下氢气为非理想气体,体积储氢密度与压力呈非线性变化,压力增加时压缩功增加,但体积储氢密度增长缓慢,能量效率低。且高压储氢罐带来的氢气泄漏等安全问题不容忽视。液氢虽有较高的储氢密度[3],但氢的液化能耗巨大,且液氢易挥发,需要采取隔热装置降低氢损耗[4]。而通过裂解有机液体的液态储氢方式虽然具有较高的储氢密度,但有机液体脱氢温度高、副反应多、费用昂贵[5],因此液态储氢的使用存在诸多限制[6]。固态储氢是基于金属、合金和化合物在一定温度和压力条件下的可逆吸/放氢反应[7]。与高压气态储氢相比,固态储氢安全性高、质量储氢密度较低,但氢以原子或离子的形态存储在氢化物中,其体积储氢密度远高于高压气态储氢。表1对这三种储氢方式的储氢特点进行了汇总。