view in publisher's site

On-board and Off-board performance of hydrogen storage options for light-duty vehicles

Leading physical and materials-based hydrogen storage options are evaluated for their potential to meet the vehicular targets for gravimetric and volumetric capacity, cost, efficiency, durability and operability, fuel purity, and environmental health and safety. Our analyses show that hydrogen stored as a compressed gas at 350–700 bar in Type III or Type IV tanks cannot meet the near-term volumetric target of 28 g/L. The problems of dormancy and hydrogen loss with conventional liquid H2 storage can be mitigated by deploying pressure-bearing insulated tanks. Alane (AlH3) is an attractive hydrogen carrier if it can be prepared and used as a slurry with >50% solids loading and an appropriate volume-exchange tank is developed. Regenerating AlH3 is a major problem, however, since it is metastable and it cannot be directly formed by reacting the spent Al with H2. We have evaluated two sorption-based hydrogen storage systems, one using AX-21, a high surface-area superactivated carbon, and the other using MOF-177, a metal-organic framework material. Releasing hydrogen by hydrolysis of sodium borohydride presents difficult chemical, thermal and water management issues, and regenerating NaBH4 by converting B–O bonds is energy intensive. We have evaluated the option of using organic liquid carriers, such as n-ethylcarbazole, which can be dehydrogenated thermolytically on-board a vehicle and rehydrogenated efficiently in a central plant by established methods and processes. While ammonia borane has a high hydrogen content, a solvent that keeps it in a liquid state needs to be found, and developing an AB regeneration scheme that is practical, economical and efficient remains a major challenge.Highlights► We evaluated several on-board H2 storage options for their potential to meet DOE targets. ► Compressed H2, cryo-compressed, alane, AB, AX-21, MOF-177, NaBH4, organic liquid carriers. ► Off-board regeneration analysis for alane, AB, LCH2 and NaBH4. ► Analyzed well-to-tank efficiency, GHG emissions, ownership cost for each H2 storage option. ► None of the storage options has the potential to meet all the DOE targets simultaneously.

عملکرد در عرشه و خارج از عرشه گزینه‌های ذخیره‌سازی هیدروژن برای وسایل نقلیه سبک

گزینه‌های اصلی ذخیره هیدروژن فیزیکی و مبتنی بر مواد برای پتانسیل آن‌ها برای رسیدن به اهداف وسایل نقلیه برای ظرفیت وزنی و حجمی، هزینه، بهره‌وری، دوام و قابلیت عملکرد، خلوص سوخت، و سلامت و ایمنی زیست‌محیطی ارزیابی می‌شوند. تحلیل‌های ما نشان می‌دهد که هیدروژن ذخیره‌شده به عنوان یک گاز فشرده در ۳۵۰ - ۷۰۰ بار در مخازن نوع III یا نوع IV نمی‌تواند هدف حجمی کوتاه‌مدت ۲۸ g / L را برآورده کند. مشکلات خواب و از دست دادن هیدروژن با ذخیره‌سازی H۲ مایع معمولی را می توان با استفاده از مخازن عایق فشار دار کاهش داد. آلان (AlH۳)یک حامل هیدروژن جذاب است اگر بتواند به عنوان یک دوغاب با % ۵۰ بار جامد آماده شود و یک مخزن تبادل حجم مناسب توسعه داده شود. تولید مجدد AlH۳ یک مشکل عمده است، با این حال، چون متاستاز پذیر است و نمی‌تواند به طور مستقیم با واکنش Al صرف‌شده با H۲ تشکیل شود. ما دو سیستم ذخیره هیدروژن مبتنی بر جذب را مورد ارزیابی قرار داده‌ایم، یکی با استفاده از AX - ۲۱، یک کربن ابرفعال سطح بالا، و دیگری با استفاده از MOF - ۱۷۷، یک ماده چارچوب فلزی - آلی. آزاد کردن هیدروژن توسط هیدرولیز بوروهیدرید سدیم مسائل دشوار شیمیایی، حرارتی و مدیریت آب را نشان می‌دهد و تولید مجدد NaBH۴ با تبدیل پیوندهای B - O انرژی زیادی است. ما گزینه استفاده از حامل‌های مایع آلی، مانند n - اتیل کاربازول را ارزیابی کرده‌ایم که می‌تواند به صورت ترمولیز بر روی یک وسیله نقلیه دهیدروژنه شود و به طور موثر در یک کارخانه مرکزی با روش‌ها و فرآیندهای ایجاد شده هیدروژنه شود. در حالی که آمونیاک بوران محتوای هیدروژن بالایی دارد، یک حلال که آن را در حالت مایع نگه می‌دارد باید پیدا شود، و توسعه طرح بازسازی AB که عملی، اقتصادی و کارآمد است همچنان یک چالش عمده باقی می‌ماند. H۲ فشرده، cryo فشرده، alane، AB، AX - ۲۱، MOF - ۱۷۷، NaBH۴، حامل‌های مایع آلی. آنالیز بازسازی خارج از صفحه برای Alane، AB، LCH۲ و NaBH۴. کارایی چاه به مخزن، انتشار GHG، هزینه مالکیت برای هر گزینه ذخیره‌سازی H۲ تحلیل شده‌است. هیچ یک از گزینه‌های ذخیره‌سازی این پتانسیل را ندارند که به طور همزمان تمام اهداف DOE را برآورده کنند.
ترجمه شده با

سفارش ترجمه مقاله و کتاب - شروع کنید

95/12/18 - با استفاده از افزونه دانلود فایرفاکس و کروم٬ چکیده مقالات به صورت خودکار تشخیص داده شده و دکمه دانلود فری‌پیپر در صفحه چکیده نمایش داده می شود.