氢在沸石上的吸附行为

应用基于Ono-Kondo格子理论得到的通用吸附等温方程, 通过分析氢在不同温度下, 在沸石NaX、CaA、NaA和ZSM-5上的吸附数据, 确定了氢的最大单层吸附容量. 并引入维里吸附方程, 由第二维里吸附系数和圆柱孔的Lennard-Jones(12-6)势模型计算了氢与沸石微孔壁面的作用势. 结果表明, 通用吸附等温方程可较好地描述氢在沸石上的超临界吸附行为, 拟合所得的氢在沸石上的最大单层吸附容量与吸附剂相关, 而与吸附温度无关. 圆柱孔作用势模型计算所得的氢分子在沸石上的吸附作用势与吸附热相近. 氢分子间的作用力表现为吸引力.     

Mg-Ti-H 体系晶体结构与相稳定性的第一性原理计算

采用基于密度泛函理论的第一性原理赝势平面波方法计算了不同Ti含量的MgxTi(1-x)H2(x=0.25,0.5,0.75,0.875)体系的平衡晶格结构、总能量及稳定性.结果表明:氢原子在晶胞中的位置接近于四面体间隙位置;H―Ti原子间距小于H―Mg原子间距,表明Ti较Mg具有更强的"亲氢性",Ti原子在吸引周围H原子的同时削弱了H―Mg键的强度;随Ti含量的增加,体系的稳定性和脱氢温度均降低,且MgxTi(1-x)H2体系与MgH2相比,稳定性更差,脱氢温度更低,表明Ti可降低MgxTi(1-x)H2体系的分解温度并加速其脱氢动力学过程,表现出脱氢催化活性.     

氢气在A和X型沸石上超临界吸附的格子密度函数模型

采用基于三维Ono-Kondo方程的格子密度函数理论(LDFT)模型模拟了氢气在A和X型微孔沸石上的超临界吸附等温线. 根据沸石孔的尺寸和形状, LDFT模型将氢分子在孔中的吸附位分布近似为简单立方、面心立方和体心立方的团簇结构. 模拟结果表明, LDFT模型可有效地用于描述氢气在A和X型沸石上的单层或多层超临界吸附行为. 模拟所得的吸附等温线与实验测定结果吻合. 特别是, LDFT模型中的氢-沸石作用势能参数的准确性得到了Lennard-Jones(12-6)势能方法的有效验证. 因此, LDFT模型被用于预测了更宽温度和压力范围内氢气在X沸石上的超临界吸附.     

多孔材料的胶囊化储氢*

氢的存储是氢能利用的关键,利用多孔材料的胶囊化作用存储氢气具有独特优点。本文简要阐述了胶囊化形成的原因,重点介绍了胶囊化储氢所用的几种多孔材料及其特点,包括沸石分子筛、金属配位化合物、玻璃微球和球碳及其衍生物。总结了近年来国内外学者利用多孔材料胶囊化作用储氢的研究进展,并从操作条件、对材料的要求、需要克服的能垒等方面分析了胶囊化储氢与物理吸附储氢的差异,进而对今后胶囊化储氢的应用与发展做出了展望。     

氢在A、X及ZSM-5型沸石上的高压物理吸附

采用常规体积吸附装置测定了77、195、293K和7MPa的条件下氢在A、X及ZSM-5沸石上的吸附特性和吸附容量．所有的氢吸附等温线基本符合Ⅰ型等温线,但在77K,压力为2-5MPa的等温线上观察到了超临界高压吸附所特有的最大吸附量．从等温线确定了等量吸附热并讨论了其影响因素．根据骨架结构和所含阳离子类型的差异,各种沸石表现出不同的氢吸附量．其中NaX沸石在77K/4MPa下的重量储氢分数为2．55％,是该实验中所测得的最高吸附量．CaA、NaX和ZSM-5沸石的氢吸附量与其比表面积成正比,这与沸石中的可用空穴容积有关．然而NaA和KA沸石不存在这种线性关系．实验中还观察到,NaA与KA沸石间出现氢吸附量的临界值是由KA沸石中较大的阳离子堵塞效应引起的．该实验将吸附质分了的动力学直径与沸石主晶孔的有效直径之比用于判断物理吸附中的堵塞效应．     

应用吸附势理论研究氢在沸石上的超临界吸附

针对吸附势理论描述气体超临界吸附所面临的问题, 采用经验方法求取了临界温度以上且较宽的压力范围内氢在微孔沸石上吸附的虚拟饱和蒸汽压和该吸附体系的亲合势系数茁i,j, 并通过对ln(W/W0)与(着i,j/茁i,j) (W,W0分别为吸附相体积及吸附剂的饱和吸附容量, 着i,j为吸附势)的相关性分析得到了一般吸附函数的表达式. 研究结果表明, 茁i,j与吸附热qi,j具有线性关系, 因此可将吸附热作为一般吸附函数的参数应用于吸附势理论的研究. 利用一般吸附函数对本实验条件下的吸附数据的拟合分析证实该函数可较好地表述氢在微孔沸石上的超临界吸附.     

Ti-Mo合金氢化物微观缺陷的小角X射线散射研究

采用小角X射线散射(SAXS)方法对Ti-Mo合金氢化物的微观缺陷进行了研究.结果表明,氢化物样品中Mo含量为5at％时,所测定的SAXS强度在高散射角区明显低于其他样品的SAXS强度.氢化物中的晶粒及其内部的亚结构是引起SAXS现象的散射体,而这些亚结构是由合金氢化时引入的大量位错所产生.Mo 含量为5at％合金主要为hcp结构而其他合金为bcc结构,但两种合金氢化后都成为fcc结构的氢化物.据此,认为hcp结构与bcc结构Ti-Mo合金在氢化时氢化物结构相同但引入的位错缺陷特征不同. 关键词： Ti-Mo合金氢化物 小角X射线散射 微观缺陷     

沸石吸附储氢研究进展

沸石类微孔材料作为储氢介质的研究已成为近年来储氢领域中备受关注的热点问题,但对于其储氢机理、储氢容量及其影响因素的文献报道不尽一致。本文从吸附实验测定和理论计算模拟方面综述了各种结构类型沸石的吸附储氢的研究结果。重点分析了沸石的结构类型、硅铝比、阳离子类型及吸附实验条件差异对储氢量的影响,并讨论了超临界吸附理论模型的发展状况,最后探讨了沸石作为储氢材料的可行性和发展方向。     

氢在A、X及ZSM-5型沸石上的高压物理吸附

The hydrogen adsorption properties and uptake capacities of the A, X and ZSM-5 types of zeolites were investigated at temperatures of 77, 195 and 293 K and pressures up to 7MPa, using a conventional volumetric adsorption apparatus. All hydrogen adsorption isotherms were basically type I, but the maximum in isotherm,a unique feature of supercritical adsorption, was observed at high pressures of 2-5 MPa at 77 K. The isosteric heats of adsorption were determined from the isotherms and the factors that influence their variations were discussed. Different types of zeolites exhibited remarkably different hydrogen uptake, based on both the framework structure and the nature of the cations present. The highest gravimetric storage capacity of 2.55wt% was obtained for NaX-type zeolite at 4 MPa and 77 K. In CaA, NaX and ZSM-5 types of zeolites,hydrogen uptakes were proportional to the specific surface areas, which were associated with the available void volumes of the zeolites. A threshold in hydrogen adsorption observed in NaA and KA was attributed to a pore blocking effect by large cations in KA. A ratio of the kinetic diameter of adsorbate to the effective opening diameter of zeolite was used to judge the blocking effect for physisorption.