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氢能,被视为21世纪最具发展潜力的清洁气体能源,是人类的战略能源发展方向,在未来具有广阔的应用前景。氢能的利用是一个新兴的行业,该行业涉及氢气的生产,储存,输送,燃料电池应用等方面。其中,氢气的储存技术在氢能经济中起制约作用。人们在传统的气体压缩、液化储氢方法的基础上,研究开发了多种新型储氢技术。其中水合物固态储氢技术作为一种很有前景的新的固态储氢方式,得到广泛关注和重视。
本文在自行搭建的氢气水合物高压生成实验台上通过定容恒温法研究了氢气水合物在分别加入两种第二客体(四氢呋喃/环戊烷,浓度均为5.56mol%)时,在不同压力(10、12、14、16、18MPa)和温度(0、2、4℃)下的水合物形成特性,比较了两种不同的氢气水合物形成方法,具体为:(1)氢气.第二客体分子.水体系;(2)氢气.第二客体水合物颗粒体系,考察了形成过程,并计算了储氢量。最后对两个体系下的氢气水合物的形成机理进行了分析。
实验结果表明:(1)在实验条件下,氢气均可以在两种方法下与第二客体一并形成双客体水合物;(2)储氢量均不超过1wt%,且与压力、温度正相关,随着压力/温度的增高而增高;(3)氢气-第二客体分子水合物颗粒体系下氢气水合物的生成速率明显快于氢气-第二客体分子-水体系;(4)在氢气-环戊烷水合物颗粒体系中,建立了氢气水合物扩散模型,并通过实验数据拟合出吸附系数Kα和有效扩散系数DH2数据,进而得出活化能,最高为77.5KJ/mol。