Nanomaterials for Solid State Hydrogen Storage pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Varin, Robert A./ Czujko, Tomasz/ Wronski, Zbigniew S.

出品人:

页数:348

译者:

出版时间:2008-11

价格:$ 168.37

装帧:

isbn号码:9780387777115

丛书系列:

图书标签:

• Nanomaterials
• Hydrogen Storage
• Solid State Hydrogen Storage
• Materials Science
• Nanotechnology
• Energy Storage
• Hydrogenation
• Adsorption
• Catalysis
• Chemical Physics

氢能世界的基石：新材料的崛起与突破 氢，作为宇宙中最丰富、最清洁的元素，正以前所未有的速度成为全球能源转型的主角。然而，要真正释放氢能的巨大潜力，高效、安全、经济的氢储存技术是不可或缺的关键。本书将带领您深入探索那些构成未来氢能储运网络最坚实基石的新型材料，揭示它们如何在微观层面革新宏观的能源格局。 我们并非聚焦于“纳米材料在固态储氢领域的应用”，而是将目光投向更广阔的材料科学前沿，剖析那些正在重塑氢能储存方式的多元化材料体系。从新型金属氢化物到有机/无机骨架材料，从先进的吸附剂到创新的合金设计，本书将全方位、多角度地审视这些材料的原理、特性、制备方法以及它们在实际应用中所面临的挑战与机遇。 第一部分：材料基元与储氢机制的深度解析 在本书的第一部分，我们将首先回溯材料科学的基本原理，并以此为出发点，深入剖析不同材料体系中氢储存的微观机制。 金属氢化物：传统的革新与未来的展望：我们将详细阐述经典金属氢化物（如LaNi5、TiFe等）的储氢原理，包括氢原子在金属晶格中的扩散、溶解和形成金属氢化物相的过程。在此基础上，我们将着重介绍如何通过合金化、微观结构调控以及纳米化等策略来优化其储氢密度、吸放氢动力学以及循环稳定性，例如，对MCH（镁基、镁镁合金、镁稀土合金）在更温和条件下的储氢性能提升策略进行深入探讨，以及对新型高熵合金在储氢方面的潜力进行前瞻性分析。 吸附材料：表面科学的魔力：本书将重点关注多孔材料在吸附式储氢中的作用。我们不仅会详细介绍活性炭、沸石、金属有机框架（MOFs）和共价有机框架（COFs）等典型吸附剂的结构特点和对氢分子的吸附机理（如物理吸附和化学吸附）。更重要的是，我们将深入研究如何通过表面功能化、孔道工程以及复合材料的构建来提高吸附容量、降低吸附温度、加快吸附速率，并探索如何实现吸附剂的高效再生。例如，我们将重点分析MOFs中金属节点和有机连接体对氢吸附性能的影响，以及如何在COFs的设计中引入特定的官能团来增强氢气与材料的相互作用。 化学氢化物：高密度储存的无限可能：对于氨硼烷、甲酸、甲醇等液态化学氢化物，其高氢密度和易于运输的特性使其在某些特定场景下具有独特的优势。本书将详细解析这些化合物在分解产生氢气时的反应路径、催化剂的作用机制以及如何通过优化反应条件来提高氢气产率和纯度。我们将重点讨论催化剂的设计和筛选，例如过渡金属催化剂、贵金属催化剂以及纳米颗粒催化剂在提高分解效率方面的最新进展。 新型合金与复合材料：跨界融合的力量：材料科学的边界正在不断被打破。我们将探讨如何通过引入新型元素、构建多相合金结构以及将不同材料体系进行巧妙复合，来突破单一材料的局限性。例如，我们将深入分析轻质高容的镁合金、铝合金、钛合金在储氢方面的最新进展，以及储氢合金与催化剂、吸附剂复合后产生的协同效应，如何实现储氢性能的飞跃。 第二部分：材料的性能评估与工程化应用 理解材料的内在属性只是第一步，将这些材料转化为实际可用的储氢系统，还需要对其性能进行精确评估，并解决工程化应用中的一系列难题。 储氢性能表征：全面而精准的评估：本书将详细介绍用于评估储氢材料性能的关键技术和方法，包括容量测试（如等温吸放氢曲线、体积法、质量法）、动力学测试（如吸放氢速率）、循环稳定性测试以及材料结构和相变的表征技术（如X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、拉曼光谱等）。我们将重点讨论如何通过这些方法来准确评估材料的实际储氢能力，并揭示材料在循环过程中的退化机理。 储氢系统的设计与集成：从材料到解决方案：将高性能材料转化为实际的储氢装置，需要考虑系统的安全性、效率和成本。我们将探讨不同储氢技术（如固态吸附、液态储存、化学储存）在系统设计上的差异，包括储氢罐的结构设计、热管理策略、氢气释放与回收机制以及相关的安全保障措施。我们将分析如何根据具体的应用场景（如车载储氢、固定式储氢、便携式能源）来选择和优化储氢材料与系统设计。 经济性与可持续性考量：迈向商业化的必经之路：任何先进技术的推广都离不开经济性的支撑和对环境可持续性的考量。本书将对不同储氢材料的制备成本、使用寿命以及回收利用的潜力进行分析。我们将探讨如何通过优化制备工艺、开发廉价易得的原材料以及建立完善的回收体系，来降低储氢技术的整体成本，并使其真正具备大规模商业化的可行性。 面向未来的挑战与机遇：创新永不止步：最后，我们将对当前储氢材料研究和应用中面临的挑战进行总结，例如如何进一步提高储氢密度、降低储氢温度、提高吸放氢速率，以及如何解决材料的长期稳定性和安全性问题。同时，我们将展望未来研究方向，包括新型纳米结构材料的设计、智能响应性材料的开发、以及与其他能源技术的融合（如与可再生能源发电的耦合）等，以期为读者指明下一阶段的研究前沿和创新方向。 本书的目标是为所有对氢能源储存技术感兴趣的研究人员、工程师、学生以及政策制定者提供一个全面、深入且富有洞察力的视角，帮助理解当前材料科学在赋能清洁能源未来中所扮演的关键角色。通过对多元化材料体系的深入探讨，我们希望能够激发更多创新思维，加速突破性技术的诞生，为构建一个真正可持续的氢能社会贡献力量。

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