《氫化鎂水解制氫實用化的關鍵技術研究》是依託北京大學，由鄭捷擔任負責人的聯合基金項目。
基本介紹
- 中文名：氫化鎂水解制氫實用化的關鍵技術研究
- 項目負責人：鄭捷
- 依託單位：北京大學
- 項目類別：聯合基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
高性能制氫技術是氫燃料電池套用的關鍵技術。氫化鎂(MgH2)的水解反應具有很高的儲氫密度，是非常理想的制氫技術，但由於MgH2水解動力學性能差、反應體系實際耗水量大、產氫穩定性和可控性差等問題，尚難以實際套用。本項目從材料設計、反應控制和裝置集成等方面突破上述技術瓶頸，其關鍵創新點是：（1） 設計了MgH2納米顆粒/MgCl2/多孔高分子複合材料體系，利用MgCl2的催化作用提高MgH2的水解動力學性能，利用多孔高分子的吸水性能提高MgH2與水接觸均勻性，減少額外的耗水量；（2） 提出了“以水控氫”的制氫反應方案，通過向氫化物中加水的速率控制產氫速率，極大改善了產氫的穩定性和可控性。項目的實施將使MgH2水解反應體系實際質量儲氫密度超過5%，成為極具競爭力的實用化高性能制氫技術。MgH2水解制氫材料將成為極具特色的高附加值Mg產品，對鹽湖地區鎂資源的高效利用具有非常積極的促進作用。
結題摘要
高性能制氫技術是氫燃料電池套用的關鍵技術。氫化鎂(MgH2)的水解反應具有很高的儲氫密度，是非常理想的制氫技術，但由於MgH2水解動力學性能差、反應體系實際耗水量大、產氫穩定性和可控性差等問題，尚難以實際套用。本項目從材料設計、反應控制和裝置集成等方面開展研究，實現MgH2水解制氫的實用化，取得了以下主要成果：(1) 在材料設計改性方面，添加三聚氰胺海綿改善了實際反應過程中的水分布，降低了實際耗水量。改性的MgH2材料在實際反應體系中可以達到95%以上的水解轉化率，包含反套用水的質量儲氫密度超過5.5%。(2) 在反應控制方面，採用以水控氫的策略，通過精確控制加水速率和模式，使氫氣平穩可控生成，整個系統無高壓氫氣。水解制氫速率在0.1-5.0 L/min之間可調，滿足10 W-500 W的燃料電池需求。(3) 在系統集成方面，利用一體化可替換的反應器設計，提高了系統集成度和使用便捷性；採用燃料電池——鋰電池聯合供電的方式，實現對外界負載變化的快速回響和氫能高效利用，研製出50 W水解制氫燃料電池電源樣機。項目申請和授權專利9項，發表論文7篇，培養博士生2人。本項目研發的MgH2水解制氫技術具有有效儲能密度高、安全性好、使用方便等顯著特點，具備很強的套用前景。特別適用於單次工作耗電量在kWh量級、相應的H2總需求量在0.1 kg量級的中小型燃料電池套用，在氫燃料電池攜帶型電源、無人機、UUV、機器人等軍民兩用領域具有廣闊的套用前景。柴達木盆地鹽湖地區有大量優質的Mg資源，為Mg製品的生產提供了極為有利的資源和成本優勢，本項目的研究成果有效促進了Mg資源的高附加值利用。
