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氢能是一种非常有前途的可再生清洁能源,将氢能和其它可再生能源结合在一起,将会形成一个完全可再生的新型能源系统,能解决人类社会由于目前的不合理能源消费模式带来的诸多问题。现阶段,氢能的普及应用的关键在于氢元素的存储和氢气的制备。而在目前各种储氢产氢方法中,硼氢化钠(NaBH4)水解制氢方法具有储氢量高、储存和使用安全、氢气纯度高以及高利用率等优点受到氢能研究者的推崇。
本论文通过研究不同载体以及载体改性方法研究新型的硼氢化钠水解催化剂,该催化剂具有稳定、高效、廉价等特点,对于实现氢能的实用化具有非常明显的推动作用。本论文的研究工作主要包括两大部分:
文章的第一部分分析了现有的氢气测量方法和装置的特点,通过比较现有气体测量方法与装置的优缺点,提出了一种新的气体体积测量系统。通过结合排水法和电子天平自动测量这两种特性,我们设计并建立了一套新型的一体式气体体积自动测量系统,该系统通过将气体体积测量转化为测量等体积的水重量,编写软件进行实验数据的自动采集和分析处理,提高了实验的精度,降低了实验成本并节省了实验所费的时间。
文章的第二部分分析了硼氢化钠水解催化剂的发展和现状,提出以双氧水改性方法对碳纳米管(MWCNT)进行预处理,并将改性后的碳纳米管作为钴硼催化剂的载体,通过化学还原法制备了Co-B/H2O2-MWCNT催化剂。文中对载体种类,载体改性以及交替微波热处理对该催化剂性能的影响进行了系统的研究。对于载体改性方法的机理,文中利用紫外光谱、沉降实验等方法对双氧水处理碳纳米管的亲水性进行检验,从而验证了双氧水处理方法对催化剂活性的增强原理。研究表明,双氧水处理可以增加碳纳米管的表面亲水性,有助于提高载体对催化剂的负载能力,提高催化剂在溶液中的分散性,因而增强了钴硼催化剂的催化活性以及催化剂的稳定性。