有哪些氣體存儲方式(力學、材料、化學)?
除了壓力氣罐外還有沒有其他存儲壓縮氣體的方式,或者有沒有一些化學物質,在一定條件下能釋放大量氣體。
目前對於儲存氫氣的材料的研究比較多,因為氫氣是公認的最有希望的新能源之一,卻因為難以大量儲存而受限(高壓儲氣罐方式比較危險,而且氫氣極難液化),用「儲氫材料」搜一下可以找到大量資料,最原始的儲氫材料可能是金屬鈀,鈀能夠把氫氣原子化,氫原子能夠在金屬鈀中擴散,也正因此鈀能催化很多氫氣參與的反應,這是一對很奇特的組合;似乎還有「儲氧材料」。
@秦煜博 說得已經很充分了,我補充一點。我關注了六年的多孔材料儲存氣體,這裡的多孔材料包含沸石與分子篩,活性炭,金屬有機骨架Mof,沸石咪唑骨架ZIF,碳納米管等等。只能說,吸附存儲氣體還僅在實驗階段,大規模應用仍然較少,尤其是氫氣存儲,絕大部分材料只有在77K下才能到DOE的商用儲氫標準(記得是6 wt.%),常溫下慘不忍睹,所以後來老美在奧黑上台後放棄了。後來就是儲存天然氣,效果比氫氣好,個別材料可以實現DOE要求的35 bar下180 L/L的要求,但也是個別材料,實驗室階段的,成本不得了,而且是粉末吸附,沒有粘合成顆粒,沒有做過穩定性實驗。之後就是二氧化碳捕捉,現在看來這個是最容易實現的,性能好的比較多,因為二氧化碳分子的特性,功能材料經過改造吸附量超大,是上述三種氣體中應該最先可能工業化的體系。
手機碼字,很多東西就不說了。
低溫的時候,氣體就會液化,比如100度以下 水蒸氣就會變為水 當然這是比較高的,低的是液氮,液氦 要接近絕對零度-273才液化。要想高溫液化就要增加壓力像煤氣罐
強還原性物質能把水中的氫離子置換出來變成氫氣(大量)比如鉀 鈉 但是鉀鈉在空氣中就會被氧化所以需要密閉保存。
酸和鹼性物質反應有的能放出氣體 反應很快,比如鹽酸和純鹼(or 小蘇打)
看到這個問題,雖然很老但是很有趣,題主應該已經不再關心了,但是我還是無論如何寫一下作為一個note。題主看起來水平比較高,但是我這裡用比較通俗的語言回答。
氣體的存儲和傳遞過程不僅具有工程上的重要價值,也是理論方面很熱門的一個話題。最主要的推動力是儲氫,同時二氧化碳補集也是一種需求。另外一個角度,就是含能材料。
我沒有讀過也沒有檢索過針對性的綜述文章,只是總結一下我接觸過的類似材料和技術。大概可以分為兩類,一類是物理方法實現高密度氣體存儲,另一類是利用化學方法在晶體中實現氣體高密度存儲。
除了壓縮相變,最常用的物理方法是吸附(可能同時存在化學作用)。吸附的基本原理就是氣體在固體表面形成一層或幾層分子膜。乍一看這種只在表面形成的薄膜是不可能實現高密度氣體存儲的,但是當我們有一個很大的表面,其吸附分子的量也是非常可觀的。在工程實踐中,我們可以製備超大比表面積的材料,讓很小很輕的一塊材料具有超大的比表面積。目前有一個報道,吉大製備的一種MOFs(經 @舒頓 提醒,此處應該是POFs)材料每克擁有7000平米的表面積,可以吸附1.3g的苯。Ben, T.,et. al. (2009), Targeted Synthesis of a Porous Aromatic Framework with High Stability and Exceptionally High Surface Area. Angew. Chem. Int. Ed., 48: 9457–9460
化學方法則更著眼於分子的相互作用及其結構決定的性質特殊性,對不同的分子開發針對性的方法。在化學方法實現氣體高密度存儲的實踐中,人們往往利用晶體的結構將氣體分子關進籠子里。
一個經典的例子是LaNi5,它是人們曾一度非常看好的高密度儲能材料。合金類儲氫材料在早期非常熱門,目前由於其儲氫密度提升程度有限,似乎已經不再受到追捧。
另一個儲氫的手段是利用氫化物。比如氫化鋁鋰、硼烷(及其與氨的複合物),乃至水,都可以被看作是儲氫物質。在這樣的觀點下,其實電石也是儲存乙炔氣的物質,氯化鈉則是儲存氯氣的物質。泡沫滅火器則是成功的運用了這個原理,在較小體積下存儲了大量二氧化碳。在一定(可能較為苛刻)的條件下,這些氣體可以被放出。原先有人提出利用碳納米管和富勒烯的可逆的加氫反應實現儲氫,現在看來也是不現實的。
最後談一談含能材料的話題。火炸藥、推進劑、煙火劑都屬於含能材料,他們經常需要通過氣體劇烈膨脹產生能量的轉化發揮作用。這個就不多講了。
目前的技術主要有以下幾類方法儲存氣體:
1.壓力罐儲存
2.高壓低溫液化(固化)
3.通過介質儲存(使用時通過化學反應緩慢釋放)
以上僅代表個人觀點!轉載需註明出處
有的
比如液化。
還有金屬吸氣劑。
氚氣就是儲存在鈀或者鋰或者釩里的。
還有用分子篩的。做地球化學的會用到。
補充一個,氣體水合物,據說小日本已經過了中試階段了。。。
壓縮,液化或固化,多孔材料吸附,化學反應「吸附」(加熱後釋放),一般能見到的就這些了
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