ذخیرهسازی هیدروژن بهصورت جامد بر روی مواد نانوسایز و نانوساختار

صورت جامد بر روی مواد سازی هیدروژن بهذخیره

نانوسایز و نانوساختارارائه :امین نفیسی

اساتید راهنما : دکتر حسین بنّا متجدد

امروزدکتر میثم جاللی

1394تیر ماه

سمینار کارشناسی ارشد

دانشکده فنّاوری های نوین

سرفصل مطالب

مقدمه 1

هیدروژن به عنوان منبع انرژی 2

روش های ذخیره سازی هیدروژن 3

انواع جاذب های هیدروژن 4

نتیجه گیری 5

مقدمههیدروژن به عنوان منبع

انرژی

روش های ذخیره سازی

هیدروژن

انواع جاذب های هیدروژن

نتیجه گیری

علت نیاز به سوخت جایگزین

سوخت های

فسیلی

اثرات مخرب محيطي زيست

سوخت های فسیلی

منابع محدود هاي سوخت

فسيلي

سوخت جایگزین

انرژی باد

انرژی خورشید

انرژی گرمایی زمین

انرژی هیدروژن

راندمان باال

برگشت پذیر بودن چرخه تولید

قابل استفاده در وسایل نقلیه

آلودگی بسیار ناچیز

فراوانی در طبیعت


انرژی


هیدروژن


نتیجه گیری


سوخت جایگزینسوخت های

فسیلی




فسيلي

انرژی باد




راندمان باال

برگشت پذیر بودن چرخه تولید

قابل استفاده در وسایل نقلیه

آلودگی بسیار ناچیز

فراوانی در طبیعت


انرژی


هیدروژن


نتیجه گیری


سوخت جایگزینسوخت های

فسیلی




فسيلي

انرژی باد





انرژی


هیدروژن


نتیجه گیری

هیدروژن به عنوان منبع انرژی جدید و پاک

تولید جریان الکتریسیته در سلول های سوختی هیدروژنی

سوخت احتراقی

H2O2

H2O

غشاء تبادل یونی

آند کاتد

کاتالیست

HH

e

e

OO





انرژی


هیدروژن


نتیجه گیری

O2-H+e-


انرژی


هیدروژن


نتیجه گیری




H2

𝐻2+12 𝑂2→𝐻 2𝑂

روش های ذخیره سازی موثر هیدروژن

ذخیره سازی به صورت گاز فشرده

ذخیره سازی به صورت مایع

ذخیره سازی به صورت جامد


انرژی


هیدروژن


نتیجه گیری





انرژی


هیدروژن


نتیجه گیری


ایمن

بازده باال

سبک





انرژی


هیدروژن


نتیجه گیری

جذب فیزیکی

جذب شیمیایی

H HH H H H

H HH HH H

H HH HH H


ساختارهای متخلخل

هیدریدهای فلزی

ساختارهای کربنی

ساختارهای نیترید بور

زئولیت ها

چهارچوب های آلی-(MOFفلزی )

هیدریدهای فلزی دوتایی مرسوم

هیدریدهای کمپلکس

کربن فعال (AC) نانولوله های

صفحات کربنینانو فیبرهای گرافنکربنی


انرژی


هیدروژن


نتیجه گیری

ی هیدروژنانواع جاذب ها

H HH H


انرژی


هیدروژن


نتیجه گیری

جذب هیدروژن در نانولوله های کربنی

و فیزیکی از جذب ترکیب?ی نانولوله ه?ا در جذب شیمیایی می باشد

وارد و سپس پ?ر می کن?د را نانولوله ه?ا میان خال?ی تمام فضای هیدروژ?ن ابتدا نانولوله ها می شود.

H H H HH H

H H

H H

H H

ظرفیت ذخیره سازیهیدروزن نانولوله ها

wt %10-5تئوری :

عملینمونه های اصالح نشده :

: اندکی اصالح شده: کامالً اصالح شده

2 %wt

2/5 %wt

4 %wt


انرژی


هیدروژن


نتیجه گیری

جذب هیدروژن در نانولوله های کربنی

افزایش فشار

کاهش دما

افزایش

جذب

بار و دمای 100فشار کلوین77



شده های کربنی برای افزایش ظرفیت هیدروژن ذخیره اصالح نانولوله


انرژی


هیدروژن


نتیجه گیری

عملیات خالص سازی

دوپ کردن نانولوله های کربنی با ذرات فلزی

باز کردن انتهای نانولوله ها



انرژی


هیدروژن


نتیجه گیری




اسید شوییحرارت در خالء در دمای باال

: 2نمونه h 48 به مدت HClشستشو در

: 1نمونه بدون عملیات خالص سازی

: 3نمونه و h 48 به مدت HClشستشو در

K773 ساعت حرارت در خالء در 2



انرژی


هیدروژن


نتیجه گیری




Pd نانو ذره

H2مولکول های

Hاتم های

( spilloverمکانیزم سرریز شدن )هیدروژن

C

C-HCNTخالص

CNT دوپ شده Pdبا



انرژی


هیدروژن


نتیجه گیری




آسیاکاری گلوله ای

آوادهیاکسیداسیون

BNساختارهای

BNنانوساختارهای گلی-شکل

BNنانولوله های بامبو-شکل

BN های نانولولهراست دیواره

BN های نانولولهبا ساختار متالشی


انرژی


هیدروژنانواع جاذب های

نتیجه گیریهیدروژن

جذب هیدروژن در ساختارهای نیترید بور







انرژی





حداکثر ظرفیت جذب هیدروژن : Mpa فشار K 298 درصد وزنی در دمای 2/5تا

10







انرژی





حداکثر ظرفیت جذب هیدروژن : Mpa 10 فشار K 298 درصد وزنی در دمای 3تا







انرژی






10







انرژی






10

هیدروژن با بسیاری از عناصر فلزی و آلیاژها واکنش داده و تشکیل هیدریدهای فلزی دهد که در آن ها هیدروژن می تواند به آسانی آزاد شود


انرژی




HH H H

H

H

H H H H

جذب هیدروژن در هیدریدهای فلزی

افزایش فشار

کاهش دماجذب

هیدروژن:P

T

𝑀𝑒+𝑥2 𝐻 2→𝑀𝑒𝐻 𝑥+𝑄

هیدروژن با بسیاری از عناصر فلزی و آلیاژها واکنش داده و تشکیل هیدریدهای فلزی دهد که در آن ها هیدروژن می تواند به آسانی آزاد شود


انرژی





HH H H

H

H

H H H H

کاهش فشار

افزایش دما

واجذب هیدروژن:

P

T

𝑀𝑒+𝑥2 𝐻 2←𝑀𝑒𝐻 𝑥+𝑄


انرژی





ظرفیت های ذخیره سازی بسیار باالتر ←هیدریدهای سبک وزن ← موارد برجسته

سینتیک ← پایداری ترمودینامیکی باالی هیدریدهای فلزی کند جذب/واجذب

( MgH2هیدرید منیزیم )

(NaAlH4آالنات سدیم )

ساختار و اندازه کریستالیت. •ابعاد بیرونی مواد و اندازه ذرات•یا • افزودنی ه???ا از اس???تفاده

کاتالیست های پایدار

پارامترهای مهم برای بهبود سینتیک جذب/واجذب هیدروژن هیدرید فلزی

نتیجه گیری


انرژی




هیدروژن به دالیل زیست محیطی، محتوای انرژی باال و تجدیدپذیری، بهترین جایگزینسوخت های فسیلی است.

برای کابردهای ثابت و و ایمن ذخیره سازی هیدروژن به صورت جامد راه حلی مؤثرمتحرک می باشد.

،سازی هیدروژن به دماهای پایین و فشارهای باال نیاز است برای ذخیرهدر جذب فیزیکیو ایجاد شرایط مطلوب بسیار مشکل است. لذا فعالً برای کابردهای عملی مطلوب

باشد. نمی

.در کاربردهای عملی، جذب هیدروژن به صورت شیمیایی مطلوب تر است

در نانولوله های کربنی غالباً هیدروژن به صورت فیزیکی جذب می شود و لذا کار با اینسیستم ها در دمای محیط دشوار است. از طرفی اختالفات در ظرفیت ذخیره سازی زیاد

می باشد.

هیدریدهای فلزی ظرفیت های جذب هیدروژن باالیی دارند، ولی این مواد سینتیکجذب/واجذب مناسبی ندارند.

با توجه به گستردگی سیستم های هیدرید فلزی و قابلیت ساخت و توسعه سیستم هایآلیاژی جدید با ترمودینامیک و سینیتیک بهبود یافته، این سیستم ها امیدبخش ترین کاندیدا

برای ذخیره سازی جامد هیدروژن می باشند.

LOGO

با تشکر از توجه شما

Engineering

ذخیرهسازی هیدروژن بهصورت جامد بر روی مواد نانوسایز و نانوساختار