1. 存儲氫氣的方式有哪些
氫能體系主要包括氫的生產、儲存和運輸、應用3個環節。而氫能的儲存是關鍵，也是目前氫能應用的主要技術障礙。大家知道，所有元素中氫的重量最輕，在標准狀態下，它的密度為0.0899克/升，為水的密度的萬分之一。在-252.7℃ 時，可以為液體，密度70克/升，僅為水的1/15。所以氫氣可以儲存，但是很難高密度儲存。
氫氣輸送也是氫能利用的重要環節。一般而言，氫氣生產廠和用戶會有一定的距離，這就存在氫氣輸送的需求。按照氫在輸運時所處狀態的不同，可以分為氣氫輸送、液氫輸送和固氫輸送。其中前兩者是目前正在大規模使用的兩種方式。
高壓氣態儲存
氣態氫可儲存在地下倉庫里，也可裝入鋼瓶中。為了提高其儲存空間利用率，必須將氫氣進行壓縮，盡可能使氫氣的體積變小，因此就需要對氫氣施加壓力，為此需消耗較多的壓縮功。氫氣重量很輕，即使體積縮小、密度增大，重量仍然如此。一般情況下，一個充氣壓力為20兆帕的高壓鋼瓶儲氫重量只佔總重量的1.6％，供太空用的鈦瓶儲氫重量也僅為總重量的5％。
為提高儲氫量，目前科技工作者們正在研究一種微孔結構的儲氫裝置，它是一種微型球床。微型球的球壁非常薄，最薄的只有1微米。微型球充滿了非常小的小孔，最小的小孔直徑只有10微米左右，氫氣就儲存在這些小孔中。微型球可用塑料、玻璃、陶瓷或金屬製造。
高壓氣態儲存是最普遍、最直接的方式，通過減壓閥的調節就可以直接將氫氣釋放出來。但是它也存在著一定的不足，即能耗較高。
低溫液化儲存
隨著溫度的變化，氫氣的形態也會發生變化。將氫氣降溫，當冷卻到-253℃時，氫氣就會發生形態上的變化，由氣態變成液態，也就是液氫。然後，再將液氫儲存在高真空的絕熱容器中，在恆定的低溫下，液氫就會一直保持這種狀態，不再發生變化。這種液氫儲存工藝已經用於宇航中。這種儲存方式成本較高，安全技術也比較復雜，不適合廣泛應用。低溫儲存液氫的關鍵就在於儲存容器，因此高度絕熱的儲氫容器是目前研究的重點。
現在一種間壁間充滿中孔微珠的絕熱容器已經問世。這種二氧化硅的微珠直徑在30～150微米，中間是空心的，壁厚只有1～5微米，在部分微珠上鍍上厚度為1微米的鋁。由於這種微珠導熱系數極小，其顆粒又非常細，可以完全抑制顆粒間的對流換熱；將3％～5％的鍍鋁微珠混入不鍍鋁的微珠當中，可以有效地切斷輻射傳熱。這種新型的熱絕緣容器不需抽真空，其絕熱效果遠優於普通高真空的絕熱容器，是一種比較理想的液氫儲存罐，美國宇航局已廣泛採用這種新型的儲氫容器。
在生產實踐中，採用液氫儲存必須先制備液氫，將氣態氫變成液態氫。生產液氫一般可採用3種液化循環方式，其中，帶膨脹機的循環效率最高，在大型氫液化裝置上被廣泛採用；節流循環方式效率不高，但流程簡單，運行可靠，所以在小型氫液化裝置中應用較多；氦製冷氫液化循環消除了高壓氫的危險，運轉安全可靠，但氦製冷系統設備復雜，因此在氫液化中應用不多。
金屬氫化物儲存
曾經有這樣一件奇怪的事情：在一間部隊的營房裡，史密斯中士把彎曲的鎳鈦合金絲拉直，放到工作台上，轉過身忙別的事情。過了一會兒，等他再回到檯子邊，看到剛才拉直的鎳鈦合金絲又變成原來彎曲的形狀了，史密斯中士對此感到很奇怪。
發現這種現象的不僅僅是史密斯中士，巴克勒教授也發現了這種現象。他發現被他拉直的鎳鈦合金絲又恢復到原來彎曲的形狀了。為什麼會這樣呢?巴克勒教授走到鎳鈦合金絲的旁邊，看到周圍並沒有什麼異常，他再試了一下看看是不是磁場作用的結果，可是經過檢測，周圍根本沒有磁場。這到底是什麼原因呢?當他無意中用手摸了摸放金屬的檯子，發現檯子很燙，難道是熱量在作怪嗎?巴克勒教授決定親自試一試。他把鎳鈦合金絲一根一根地拉直，然後又把它們放到檯子上，結果和剛才一樣。他又將這些鎳合金絲拉直放到另外一個地方，這些金屬並沒有彎曲，還保持原來的樣子。也就是說，放在高溫地方的鎳鈦合金絲會恢復到原來彎曲的樣子，而放在其他地方的鎳鈦合金絲沒有改變形狀。巴克勒教授從而發現了一個非常重要的科學現象，即合金在上升到一定溫度的時候，它會恢復到原來彎曲的狀態。巴克勒教授由此得到一個結論：鎳鈦合金具有記憶力。鎳鈦合金具有記憶力，那麼其他金屬有沒有記憶力呢?巴克勒教授並沒有淺嘗輒止，放過對其他事物研究的機會。他做了許多實驗，最後他發現合金大都具有記憶力。
根據合金的這一特性，近年來，一種新型簡便的儲氫方法應運而生，即利用儲氫合金(金屬氫化物)來儲存氫氣。這是一種金屬與氫反應生成金屬氫化物而將氫儲存和固定的技術。氫可以和許多金屬或合金化合之後形成金屬氫化物，它們在一定溫度和壓力下會大量吸收氫而生成金屬氫化物。而反應又有很好的可逆性，適當升高溫度和減小壓力即可發生逆反應，釋放出氫氣。金屬氫化物儲存，使氫氣跟能夠氫化的金屬或合金相化合，以固體金屬氫化物的形式儲存起來。金屬儲氫自20世紀70年代開始就受到了重視。
儲氫合金具有很強的儲氫能力。單位體積儲氫的密度，是相同溫度、壓力條件下氣態氫的1000倍，也就是說，相當於儲存了1000個大氣壓的高壓氫氣。儲氫合金都是固體，需要用氫時通過加熱或減壓將儲存於其中的氫釋放出來，因此是一種極其簡便易行的理想儲氫方法。目前研究發展中的儲氫合金主要有鈦系儲氫合金、鋯系儲氫合金、鐵系儲氫合金以及稀土系儲氫合金。
儲氫合金具有高強的本領，不僅具有儲存氫氣的功能，而且還能夠採暖和製冷。炎熱的夏天，太陽光照射在儲氫合金上，在陽光熱量的作用下，它便吸熱放出氫氣，將氫氣儲存在氫氣瓶里。吸熱使周圍空氣溫度降低，起到空調製冷的效果。到了寒冷的冬天，儲氫合金又吸收夏天所儲存的氫氣，放出熱量，這些熱量就可以供取暖了。利用這種放熱—吸熱循環可進行熱的儲存和傳輸，製造製冷或採暖設備。此外，儲氫合金還可以用於提純和回收氫氣，它可將氫氣提純到很高的純度。採用儲氫合金，可以以很低的成本獲得純度高於99.9999％的超純氫。
儲氫合金的飛速發展，給氫氣的利用開辟了一條廣闊的道路。目前我國已研製成功了一種氫能汽車，它使用儲氫材料90千克就可以連續行駛40千米，時速超過50千米。
碳材料儲存
碳材料儲氫也是一種重要的儲氫途徑。做儲氫介質的碳材料主要有高比表面積活性炭、石墨納米纖維和碳納米管。由於材料內孔徑的大小及分布不同，這三類碳材料的儲氫機理也有區別。活性炭儲氫的研究始於20世紀70年代末，該材料儲氫面臨最大的技術難點是氫氣需先預冷吸氫量才有明顯的增長，且由於活性炭孔徑分布較為雜亂，氫的解吸速度和可利用容積比例均受影響。碳納米材料是一種新型儲氫材料，如果選用合適催化劑，優化調整工藝過程參數，可使其結構更適宜氫的吸收和脫附，用它做氫動力系統的儲氫介質有很好的前景。
石墨納米纖維來自含碳化合物，由含碳化合物經所選金屬顆粒催化分解產生，主要形狀有管狀、飛魚骨狀、層狀。其中，飛魚骨狀的石墨納米纖維吸氫量最高。
碳納米管可以分為單壁碳納米管和多壁碳納米管，主要由碳通過電弧放電法和熱分解催化法製得。電弧放電法製得的碳納米管通常比較長，結晶性能比較好，但純化較困難。而用催化法製得的碳納米管，管徑大小比較容易調節，純化也比較容易，但結晶性能要比電弧放電法制備的差一些。
碳納米管的孔徑分布比石墨納米纖維的孔徑分布更為有序，選用合適的金屬催化顆粒和晶狀促長劑，就能夠比較容易地控制管徑的大小及管口的朝向。微孔中加入催化金屬顆粒和促長劑，可增加碳納米管強度，並使表面微孔更適宜氫分子的儲存。知識點