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活性炭在吸附技術應用于氫能源儲存效果

氫能源在宇航事業中的應用已有相當長的歷且其使用效果相當顯著。從第二次世界大戰末徹的開發研究，20世紀50年代航天飛機上的使用，60年代在火箭發動機中的成熟經驗，直至近年來在航天飛機和未來貌豫飛機與^航機中的推廣應用，充分顯示出它強大的活力。氫位于元素周期表之首，它質量最小，在常溫下為無色、無味的氣體，且儲量豐富、發熱值高、燃燒性能好、點燃快、燃燒產物無污染，被看作未來理想的潔凈能源，受到各國政府和科學家的高度重視。由于氯氣極易著火、爆炸.因此要想打效利利用氫能源.解決氫能的儲存和運輸就成為開發利用氫能的核心技術。在航天領域中應用的氫，都是在高壓下液化儲存的'這樣不僅費用昂貴，而且非常不安全，因此研制在較低溫度和壓力下，方便、高效地儲存和釋放氡能的材料是科學工作者一直追求的目標。
氫氣的存儲可分為物理和化學兩種方法,物理法有液氫存儲、高壓氫氣存儲、活性炭吸附存儲、納米活性炭存儲，化學法主耍布僉;化物吸附存儲、無機物存儲等。相比而言，液化儲匁能粍較大，而金屬氫化物單位重量的儲氫能力較低，新型吸附劑如活性炭納米技術的難點，在于選用合通的催化劑。此外， 優化活性炭納米的制造方法和降低成，都是尚未解決的問題。

活性炭儲氫方法及技術

木材炭化獲得多孔炭或活性炭，很久以來被人們用于制藥和凈化， 著第一次世界大戰的爆發，出現了對防羝面具的黹求，活性炭的氣體分離齙力和儲氣能力開始得到高度重視，最初人們采用呰通活性炭吸附儲氫，活性炭是經活化的多孔、有大內表面積和孔容積，以活性炭素為主要構成元素的具有髙表面活性的炭。活性炭具有像石墨晶粒卻無規則排列的微晶，在活化過程中微晶間產生了形狀不同、大小不一的孔隙，這些孔隙特別是小于20nm的 微孔，提供了巨大的表面積，微孔的孔隙容積一般為0.25?0.9mL g,孔隙數量約為1020個/g，全部微孔表面積約為500?1500mVg,歉孔是決定活性炭吸附性能高低的重要因素。在低溫吸附系統中活性炭作為吸附其優點是尺寸、質避適中，但由于活性炭的孔徑分布寬，微孔容積小，為維持氫的物理吸附要求的條件較苛刻，即使在低溫下儲氫也很低，不到1%， 室溫下更低。因此，活性炭作為儲氫材料的應用受到限制。

后來人們采用比表而積更大，孔徑更小、更均勾的超級活性炭（比表面積約在2000m2/g以上）作為儲存燃料氣體的主要載體，用比表面積高達3000m2/g的超級活性炭儲在77K、 3MPa條件下可吸復5%，氫在超級活性炭上的吸附量，隨壓力升高而顯著增加，壓力越高,氫存儲容量越大。

氫氣在活性炭上的吸附是一種物理過程。溫度恒定時，加壓吸附'減壓脫附。從實測吸附等溫線看，脫附線與吸附線重合，沒有滯留效應'即在給定的壓力區間內，增壓時的吸氨量與減壓時的故氣量相等。吸氨與放氫僅僅取決于壓力的變化。儲氫活性炭材料主要有單壁納米碳管（SWNT)、多壁納米活性炭管（MWNT）、活性炭納米纖維（CNF)、活性炭納米石墨、高比表面積活性炭、活性活性炭纖維(ACF)和納米石墨等。目前研究的重點是MWNT、 CNF和高比表面積活性炭等炭材料的儲氫。

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