南台科技大學化學工程與材料工程系論文與專利寫作期末報告班級：碩化一甲學號：M9840222姓名：徐仕易指導老師：林鴻儒教授中華民國九十九年六月23日緒論動機：由於目前石化燃料逐漸短缺及其應用後所產生的汙染問題日益嚴重，使新的能源開發越來越受到重視，目前車輛運輸方式以太陽能及氫能源為未來方展的重點，氫能源系統中所含的儲氫能力限制了氫能源的發展，目前儲氫技術發展種類繁多，有液化儲氫、儲氫合金、化學方式儲氫、碳材料吸附儲氫等，目前以之前學長研究的二氧化矽中空微球在儲氫材料方面的應用作為研究方向，增加二氧化矽中空微球的儲氫能力。研究目的：中空微球均一分布的粒徑中空微球鍛燒的時間與孔隙的關係中空微球分散或團聚對儲氫能力的影響中空微球孔隙度與儲氫量的關係中空微球儲氫後可存放的時間吸放氫氣可利用的次數，與多次吸放後中中空微球的儲氫能力變化中空微球改質加強能力與效率儲氫技術分類儲氫材料的簡介一、高壓氫氣儲存：目前朝著降低消耗及增加鋼瓶剛性絕熱等條件進行。二、液態儲氫：液態氫氣儲存可提高儲氫系統單位重量的儲氫量，工業上製作及應用技術成熟，但缺點為液態氫氣需要極低溫來儲存（一大氣壓下液態氫氣的沸點為-252.8°C）。單位重量儲氫密度約為5~6.5wt.%缺點:：液態氫氣容易沸騰逸散三、儲氫合金材料：指將多種活性極高的金屬元素，經過真空熔煉等技術，製成具有良好吸氫能力的合金，它們在吸氫成為金屬氫化物時會放熱，若再將這些金屬氫化物加熱，它們又會把儲存在晶格中的氫釋放出來。主要的儲氫合金包括鈦系、鎂系、稀土系及固溶體型BCC儲氫合金。合金根據成分的不同可分為AB2、AB5、AB、AB3、A2B7及Mg-based等。-A的功能主要在強吸氫能力，-B則扮演觸媒的角色，以加速吸氫與脫氫的反應。代表性的儲氫合金材料AB型/鈦系合金TiFe/TiCo氫氣儲存密度可達到1.9wt.%。AB2型MgZn2/ZrNi2價格低廉、容易活化、儲氫量可達2wt％AB5/稀土系LaNi5/CaCu5吸氫/放氫之化學反應在室溫、常壓下進行，價格過於高昂且氫氣儲存密度低。A2B型/鎂系合金Mg2Ni/Mg2Cu超強儲氫能力，純鎂金屬表面極易氧化生成一層氧化膜，放氫反應必須在高溫下才能進行。固溶體型BCC合金Ti-V在常溫常壓下就有良好的吸放氫動力學性能，同時擁有較高的儲氫容量，V合金因為難活化與價格昂貴。目前完成量產化及商品化的稀土系儲氫合金:-AB5（例如鑭鎳合金，LaNi5）、-AB2（例如鈦錳合金，TiMn2）儲氫合金中氫的位置也就是說，相當於儲存1000個大氣壓的高壓氫氣。一般儲氫合金，吸收與氫氣瓶儲氫容量相等的氫氣，其重量只有氫氣瓶的1/3，複合金屬型儲氫合金材料:鋁氫化物(Alanates):NaAlH4(5.6wt.%)-硼氫化物(Borohydrides):LiBH4(13.9wt.%)-氨基化物(Amides):Li3N(10wt.%)=>缺點:吸放氫的速度慢且工作溫度較高在儲氫合金中，氫原子密度要比同樣溫度和壓力條件下的氣態氫大1000倍，而體積卻不到氫氣瓶的1/10。因此，用儲氫合金儲氫是一種很理想的儲氫手段。研究高儲氫量的金屬儲氫材料二個研究重點:1.降低其工作溫度2.增加吸放氫速率。四、化學儲氫材料：材料與另一個物質反應後可產生氫氣，生成物（或稱化學儲氫廢料、Spent-fuel）需要經過一連串再生反應，將氫氣儲存後再使用。氫化物分子式內的化學計量比H/M=2和3，且達到6wt.%以上含氫量。因此Li、Na、Be、Mg、B、Al、C和N為具有高儲氫量的元素，化學反應能將氫氣釋放出來。優點:儲氫量大且室溫下可釋放氫氣。缺點：無法重複使用，儲氫廢料再生問題。１、硼氫化鈉(NaBH4,SodiumBorohydride;SBH)此種化學儲氫材料在室溫下與水加上觸媒即可放氫，理論放氫量可達10.8wt.%。放氫後產物偏硼酸：NaBH4+2H2O→4H2+NaBO2+Heat(212.1kJ/mol)２、硼烷氨(NH3BH3,AmmoniaBorane;AB)高溫放出氫氣。NH3BH3→NH2BH2+H2→NHBH+H2→BN+H2第１段可於<120°C放氫6.5wt.%第２段約在160°C再放氫6.5wt.%第３段則於>500°C放氫6.６wt.%＝總共19.6wt.%後續研究：降低放氫溫度以及廢料的再生製程(NH3BH3,AmmoniaBorane;AB)高溫放出氫氣。NH3BH3→NH2BH2+H2→NHBH+H2→BN+H2３、液態有機氫化物(LiquidOrganicHydride)為液態的氫氣