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用于車輛燃料用途的氫氣,其隨車儲存的方法須符合規(guī)定、占體積小、容易添加等要求。主要實用方法有:液氫儲存、金屬氫化物儲存、有機(jī)液態(tài)儲存等。
液態(tài)氫
氫氣在某個值的壓力和溫度下呈液態(tài),常壓時液態(tài)氫的密度是氣態(tài)氫的 845 倍,占體積小。液氫的體積能量密度高,其單位熱值約為汽油的 3 倍。與金屬氫化物儲存等其它方法相比,液氫儲存時自身的質(zhì)量較輕。液氫的添加和計量與傳統(tǒng)液態(tài)燃料相似,液氫的這些特點有利于車用燃料的儲存要求。
但是,液氫對儲存容器的絕熱和穩(wěn)定性設(shè)計要求很高。液氫與環(huán)境溫度相差很大,蒸發(fā)損失及將氣態(tài)氫經(jīng)高壓低溫變成液態(tài)氫損失使氫液的成本較大,難于大量建立供給站及在民用車輛上應(yīng)用。
金屬氫化物儲氫
所謂金屬氫化物儲氫,是先將特別金屬與氫反應(yīng)生成金屬氫化物,使用時再加熱金屬氫化物釋放氫供作燃料。研究應(yīng)用的儲氫金屬或合金主要有鈦系、稀土系、鎂系等。
金屬氫化物的儲氫密度接近液態(tài)氫,適合于隨車燃料儲存的要求。金屬氫化物儲氫的另一優(yōu)點是氫原子在合金中儲存及釋放使用過程時不易爆炸。奔馳汽車公司生產(chǎn)的以汽油和氫氣共同作燃料的小轎車就是用鈦鐵合金氫化物為貯氫箱。
金屬氫化物儲氫的缺點是儲氫合金性能的衰減。隨著反復(fù)的使用,儲氫合金內(nèi)部累積應(yīng)變引起塑性變形或損壞;金屬中與氫親合力小的元素在反應(yīng)過程中游離減少;原料氣體中的雜質(zhì)會積存在金屬氫化物內(nèi);這些都使金屬變質(zhì),其儲氫和放氫能力下降。
有機(jī)液體儲氫
這種儲氫方法利用催化裝置把氫寄存于苯、甲苯、甲基環(huán)己烷等有機(jī)物液體里,氫在這些有機(jī)物液體中可被儲存和運輸。使用氫燃料時,以催化脫氫裝置把氫從有機(jī)物液體中脫離出來,而有機(jī)物液體脫氫后可再利用。
有機(jī)物液體儲氫的方法在儲存及運輸時成本低,儲氫量與金屬氫化物相似,儲氫劑可循環(huán)使用。但有機(jī)物液體加氫及脫氫反應(yīng)會消耗較多能量,并需要理想的催化劑。
甲醇重整生成氫
上述方法所儲的氫較多用于氫燃料電池,供電動車的馬達(dá)電源用。對于發(fā)動機(jī)驅(qū)動的“氫燃料汽車”,可直接用甲醇重整等方法獲得氫。常壓、高溫狀態(tài)時,甲醇等醇類在催化劑作用下能生成氫。甲醇可以從玉米、甘蔗等植物秸桿或煤炭等礦物中制取,甲醇重整生成的氫較純。
因為是在高溫狀態(tài)下生成的氫,氫氣中混有蒸發(fā)成分,所以氫燃料不是單純的“氣態(tài)”,而是類似于霧化汽油的“汽態(tài)”。氫燃料的這種狀態(tài)有利于供給傳統(tǒng)燃料發(fā)動機(jī)使用。
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