مروری بر مواد با قابلیت جذب و ذخیره‌سازی هیدروژن

نوع مقاله : علمی-ترویجی

نویسندگان

1 گروه مهندسی مواد، دانشکده مکانیک، دانشگاه تبریز

2 گروه مهندسی مواد، دانشکده مکانیک، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران

3 پژوهشکده رانشگرهای فضایی، پژوهشکده فضایی ایران

چکیده

تلاش‌های فراوانی در زمینه استفاده از انرژی‌های نو و تجدیدپذیر برای جایگزینی با سوخت فسیلی و تامین انرژی مورد نیاز بشر به صورت پاک تا به امروز صورت گرفته است. یکی از جذاب‌ترین گزینه‌ها که در سال‌های اخیر توجه بسیار از پژوهشگران را به خود جلب کرده، یکی از فراوان‌ترین عنصر روی زمین، هیدروژن است. برای استفاده از هیدروژن به عنوان منبع انرژی دو نکته بسیار حائز اهمیت است، اولی مسئله تولید هیدروژن و دومی ذخیره‌سازی هیدروژن. در مقاله پیش‌رو به بررسی مواد جاذب جهت ذخیره‌سازی هیدروژن پرداخته شده است. هیدریدهای فلزی، مواد پایه نیتروژنی، مواد پایه منیزیمی و مواد پایه کربنی چهار گروه عمده جهت ذخیره‌سازی هیدروژن هستند که توجه‌های بسیاری را به خود جلب کرده‌اند. راندمان فارادیک پارامتری است که میزان هیدروژن ذخیره شده را به صورت تئوری بیان می‌‌کند. براساس مطالعات انجام شده، به لحاظ سینتیکی چگالی جریان بالا، ولتاژ پایین و نرخ جریان دشارژ بالا قابلیت ذخیره هیدروژن را در مواد پایه کربنی و علی‌الخصوص نانولوله‌های کربنی افزایش می‌دهد. افزایش ظرفیت ذخیره‌سازی هیدروژن می‌تواند امکان دسترسی به یک سوخت پاک را برای همه مصارف انرژی فراهم کند.

کلیدواژه‌ها


[1]          R. Amirante, E. Cassone, E. Distaso, and P. Tamburrano, “Overview on recent developments in energy storage : Mechanical , electrochemical and hydrogen technologies,” Energy Convers. Manag., vol. 132, pp. 372–387, 2017.
[2]          Y. Honarpazhouh and F. Razi, “ScienceDirect Electrochemical hydrogen storage in Pd-coated porous silicon / graphene oxide,” Int. J. Hydrogen Energy, pp. 2–9, 2016.
[3]          G. Raam Dheep and A. Sreekumar, “Influence of accelerated thermal charging and discharging cycles on thermo-physical properties of organic phase change materials for solar thermal energy storage applications,” Energy Convers. Manag., vol. 105, pp. 13–19, 2015.
[4]          D. Su, Y. Jia, Y. Lin, and G. Fang, “Maximizing the energy output of a photovoltaic–thermal solar collector incorporating phase change materials,” Energy Build., vol. 153, pp. 382–391, 2017.
[5]          A.T. Tabrizi, Sh. Khameneh, "Review on Metals and alloys with proper thermal properties as Phase Change Materials with aim of saving thermal energy", JRENEW_Volume 5_Issue 2_Pages 1-11.pdf.
[6]          G. Diglio, D. P. Hanak, P. Bareschino, F. Pepe, and F. Montagnaro, “Modelling of sorption-enhanced steam methane reforming in a fi xed bed reactor network integrated with fuel cell,” Appl. Energy, vol. 210, no. July 2017, pp. 1–15, 2018.
[7]          D. P. Hanak and V. Manovic, “Techno-economic feasibility assessment of CO 2 capture from coal- fi red power plants using molecularly imprinted polymer,” Fuel, vol. 214, no. October 2016, pp. 512–520, 2018.
[8]          D. P. Hanak, C. Biliyok, and V. Manovic, “Efficiency improvements for the coal-fired power plant retrofit with CO 2 capture plant using chilled ammonia process,” Appl. Energy, vol. 151, pp. 258–272, 2015.
[9]          M. Choi, Y. Min, G. Gwak, S. Paek, and J. Oh, “A Nanostructured Ni / Graphene Hybrid for Enhanced Electrochemical Hydrogen Storage,” J. Alloys Compd., 2014.
[10]        A. Reyhani, S. Z. Mortazavi, A. N. Golikand, A. Z. Moshfegh, and S. Mirershadi, “The effect of various acids treatment on the purification and electrochemical hydrogen storage of multi-walled carbon nanotubes,” vol. 183, pp. 539–543, 2008.
[11]        M. Mohammadi and B. Khoshnevisan, “ScienceDirect Electrochemical hydrogen storage in EPD made porous Ni-CNT electrode,” Int. J. Hydrogen Energy, pp. 2–6, 2015.
[12]        Y. Wang, W. Deng, X. Liu, and X. Wang, “Electrochemical hydrogen storage properties of ball-milled multi-wall carbon nanotubes,Int. J. Hydrogen Energy, vol. 34, no. 3, pp. 1437–1443, 2009.
[13]        G. F. Guo et al., “Surface & Coatings Technology Electrochemical hydrogen storage of the graphene sheets prepared by DC arc-discharge method,” vol. 228, pp. 120–125, 2013.
[14]        A. Eftekhari and B. Fang, “ScienceDirect Electrochemical hydrogen storage : Opportunities for fuel storage , batteries , fuel cells , and supercapacitors,Int. J. Hydrogen Energy, vol. 42, no. 40, pp. 25143–25165, 2017.
[15]        H. Zhang et al., “The electrochemical hydrogen storage of multi-walled carbon nanotubes synthesized by chemical vapor deposition using a lanthanum nickel hydrogen storage alloy as catalyst,” vol. 352, pp. 66–72, 2004.
[16]        A. M. Abdalla, S. Hossain, O. B. Nis, and A. T. Azad, “Hydrogen production , storage , transportation and key challenges with applications : A review,” vol. 165, no. January, pp. 602–627, 2018.
[17]        C. Series, “Hydrogen storage characterization in metal hydrides ,” 2018.
[18]        H. Ghorbani and M. Ghorbani, “ScienceDirect Palladium nanoparticle and decorated carbon nanotube for electrochemical hydrogen storage,” Int. J. Hydrogen Energy, pp. 6–11, 2017.
[19]        A. Lale, “Boron Nitride for Hydrogen Storage MINIREVIEW Boron nitride for hydrogen storage,” no. May, 2018.
[20]        A. Zuettel, “Materials for hydrogen storage,” no. September, pp. 24–33, 2003.
[21]        M. Sankir & N. D. Sankir, "Hydrogen Storage Technologies", Scrivener Publishing, 2018
[22]        I. O. P. C. Series and M. Science, “Hydrogen storage properties of mechanical milled MgH2-nano Ni for solid hydrogen storage material Hydrogen storage properties of mechanical milled MgH 2 - nano Ni for solid hydrogen storage material,” 2018.
[23]        O. G. Ershova and V. D. Dobrovolsky, “Ti , Fe , Ni ) with low resistance and improved kinetics of hydrogenation / dehydrogenation for hydrogen storage applications,” vol. 2, no. July, 2018.
[24]        P. Transformation, H. Storage, and S. Alloy, “Lin Hu *, Rui-hua Nan *, Jian-ping Li, Ling Gao and Yu-jing Wang,” 2017.
[25]        X. Chen et al., “Electrochemical hydrogen storage of carbon nanotubes and carbon nanoÿbers,” vol. 29, pp. 743–748, 2004.
[26]        H. Feng, Y. Wei, C. Shao, Y. Lai, S. Feng, and Z. Dong, “Study on overpotential of the electrochemical hydrogen storage of multiwall carbon nanotubes,” vol. 32, pp. 1294–1298, 2007.
[27]        M. Wu, H. Hsu, H. Chiu, and Y. Lin, “Fabrication of nickel boride-coated carbon nanotube films by electrophoresis and electroless deposition for electrochemical hydrogen storage,” Int. J. Hydrogen Energy, vol. 35, no. 17, pp. 8993–9001, 2010.
[28]        P. Paolo, A. Pozio, S. Botti, and R. Ciardi, “Electrochemical studies of hydrogen evolution , storage and oxidation on carbon nanotube electrodes,” vol. 118, pp. 265–269, 2003.