吸附天然氣汽車的應(yīng)用研究

天然氣主要成分是甲烷，這為全球能源供應(yīng)提供了新方式。吸附天然氣（ANG）技術(shù)是一種安全且成本低的甲烷存儲(chǔ)技術(shù)。天然氣汽車中的甲烷能在可接受的能量密度和低壓力（3.5～4.0MPa）下工作，允許用儲(chǔ)罐儲(chǔ)存。

以天然氣代替汽油作為汽車燃料的最大缺點(diǎn)是其能量密度太低。1L汽油燃燒后可釋放3.48×104kJ的熱量，而常溫常壓下1L天然氣完全燃燒釋放40kJ的熱量，僅為汽油的0.11%。由于天然氣作為汽車燃料對儲(chǔ)罐的體積有嚴(yán)格限制，所以提高天然氣的存儲(chǔ)密度、減小儲(chǔ)罐體積是天然氣汽車推廣應(yīng)用的關(guān)鍵。

ANG技術(shù)是在儲(chǔ)罐中裝入高比表面的天然氣專用吸附劑，利用其巨大的內(nèi)表面積和豐富的微孔結(jié)構(gòu)，在常溫、中壓（4.0MPa）下將天然氣吸附儲(chǔ)存。當(dāng)儲(chǔ)罐的壓力低于外界壓力時(shí)，氣體被吸附在吸附劑固體微孔的表面，加以儲(chǔ)存；當(dāng)外界的壓力低于儲(chǔ)罐的壓力時(shí)，氣體從吸附劑固體表面脫附而出供應(yīng)外界。與壓縮天然氣（CNG）相比，ANG具有投資和操作費(fèi)用低（降低48%），儲(chǔ)罐形狀和材質(zhì)選擇余地大，質(zhì)輕、低壓、使用方便和安全可靠等優(yōu)點(diǎn)，該技術(shù)的關(guān)鍵是開發(fā)甲烷吸附量高的天然氣專用吸附劑。

高效吸附劑應(yīng)具有以下特點(diǎn)：①具有較大的比表面積和適當(dāng)?shù)目捉Y(jié)構(gòu)；②孔徑分布與孔隙集中尺寸為1.0～2.0nm；③微孔體積應(yīng)超過總孔容積的85%；④天然氣吸附劑體積的儲(chǔ)存量應(yīng)該大于100V/V；⑤在正常條件下吸附和解吸速率應(yīng)高；⑥吸附劑使用壽命長、可以再生、制備過程簡單且成本低。

刊名：Front.Mech.Eng（英）刊期：2016年第3期

作者：Zhengwei NIE et al

編譯：羅蘭