Использование ТГА высокого давления

Использование ТГА высокого давления (ТГА-ВД) для исследования
водородных аккумуляторов на основе углеродных материалов
АННОТАЦИЯ
В этой статье обсуждаются вопросы использования ТГА высокого давления (ТГА-ВД)
(ТГА
для
исследования водородных аккумуляторов на основе углеродных матриц.
ВВЕДЕНИЯ
Хранение водорода на борту автомобиля в количестве достаточном для дальних поездок
сталкивается со значительными проблемами
проблемами. В весовом плане водород выгодней бензина (120
МДж/кг для водорода против 44 МДж/кг для бензина). Однако, при сравнении объемов ситуация
изменяется кардинально (8 МДж/л
МДж для жидкого водорода против 32 МДж/л
МДж для бензина).
Водородный бак размерностью 5 – 13 кг уже требует шасси небольшого грузовика.
грузовика
Энергетическая плотность газообразного водорода может быть повышена хранением под
высоким давлением. Это требует особые материалы и технические разработки для обеспечения
безопасности. Применение технологий компримирования также требует повышение эффективности
и снижение стоимости производства водорода высокого давления. В настоящее время существует
три основных подхода в хранении водородных материалов: абсорбция, адсорбция и химическое
взаимодействие.
Абсорбция. При абсорбции водород сорбируется непосредственно в объеме материала. Так
при образовании кристаллических гидридов металлов абсорбция проявляется во внедрении
атомарного водорода в межузловое пространство кристаллической решетки
решетки.
Адсорбция. Адсорбцию по энергетике механизмов сорбции можно разделить на
физическую и хемосорбцию. При физической адсорбции образуются менее прочные связи, чем при
хемосорбции водорода. Процессы сорбции обычно требуют пористых материалов для увеличения
площади поверхности доступной для сорбции водорода, и позволяют достаточно легко насыщать
и извлекать водород.
Химическое взаимодействие
взаимодействие. Химический способ хранения водорода (для
(
генерации и
накопления)
включает
реакции
замещения.
В
качестве
примера
можно
привести
метал-гидридные комплексы на основе алюмогидрида натрия. В большинстве случаев реакции
образования водорода необратимы при нормальных условиях. Поэтому процесс получения
водорода можно проводить непосредственно в автомобиле, однако регенерация исходного
материала должна выполняться в стационарных условиях.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
ТГА высокого давления прекрасный инструмент для исследования при различных
Приборы серии TGA-HP производства компании TA Instruments Series это специализированные
термогравиметрические анализаторы с уникальной возможностью проведения экспериментов
при высоких давлениях, температурах, в условиях глубокого вакуума и агрессивной
атмосферы. Эти приборы разработаны для исследований сорбции воды, паров органических
веществ, водорода, метана, оксидов углерода, а так же атмосферных и агрессивных газов.
Используя метод с постоянной продувкой анализаторы TGA-HP позволяют получать
изотермы, изобары и временные зависимости при изучении:
• взаимодействия газ/твердое тело;
• окисления/восстановления металлов;
• деградации керамики;
• катализаторов, цеолитов, активированных углеродных материалов и др.
• способов утилизации CO2
На рисунке 1 показана адсорбция газообразного H2 на активированной углеродной
матрице при 25°C (273 K), измеренной с системы ТГА-ВД. Отметим, что адсорбция измерена
широком диапазоне давлений, от вакуума до 80 атм.
Рисунок 1 – Количественная характеристика сорбции H2 на активированной углеродной матрице.
ССЫЛКИ
http://www.eoearth.org/article/Hydrogen_storage
www.intertech-corp.ru
e-mail: [email protected]