储能技术习题答案5

1、第5章习题答案5-1.试根据氢原子的基态能级，计算每摩尔氢原子的电离能。解：每摩尔氢原子的电离能=13.6X 1. 6X10H9X6.022X 1023=1310 kj/mol5-2.简述氢能的特点。答：氢能可以通过燃烧、催化产热、化学产热、电化学产电等不同的转化方式进行应用， 具有多转换性的特点。5-3.简述氢储能的作用。答：由于氢能具有多转化性的特点，和其他储能技术相比，氢储能不仅具有调节电网波 动性的作用，还具有代替局部化石能源、充当化工原料的作用。5-4.简述氢储能的主要环节及其特点。答：氢储能作为一个全产业链，可分为上游制备，中游储运，下游应用三个环节，根据 应用场景及需求的不同，产

2、业链可由三环节中的元素搭配组成。1)上游制取上游制取氢气的方式可分为化石能源重整制氢、电解水制氢、新型制氢技术三类，其特点各 不相同。2)中游储运氢能的中游储运方式可分为氢的高压气态储运、低温液态储运及固态储运三类。3)下游应用氢能应用具有多转换性的特点。其主要的应用方式有：(1)直接燃烧，即利用氢和氧发生反响放出的热能；(2)通过燃料电池转化为电能，即利用氢和氧在催化剂作用下的电化学反响直接获取电 能；(3)化学反响，即在化工等行业中利用氢的还原性质。5-5.试问兴登堡和挑战者号上使用氢的物理状态，并简述该状态起什么作用。答：兴登堡号飞艇使用的氢为气态，作用是给飞艇提供浮力。挑战者号航天飞机

3、使用的 氢为液态，是作为液态燃料给航天飞机提供动力。5-6.在天然气水蒸气重整制氢中，在400K、800K、1200K温度下，试分别判断制备合成气 的反响能否自发进行。(不同温度下标准吉布斯自由能如下表所示)解：类别AG,(400K)(kJ/mol)G,(800K)(kJ/mol)G/(1200K)(kJ/mol)co-146.4-182.5-217.8h2o-224.0-203.6-181.6ch4-42-2.141.6合成气反响为：CH4+H20T3H2+C0由式AG? = AG(CO) + 3AG/)(H2) - AG(CH4) - AG/)(H2O)可知,在400、800、1200K时

4、反响前后标准吉布斯自由能的变化为119.6、23.2、-77.8 kJ/molo所以该反响在1200K时能自发进行。5-7. TiO2是常用的光催化制氢材料rTiO2的带隙为3.2eV,试求太阳光谱中TiO2的光 波长吸收限，并提出一种可以拓宽其吸收限的方法。解：由后=Q/可得，2 = 388.4 nmE故其光波长的吸收限是388.4 nmo掺杂是调控半导体电子结构的有效途径。掺杂过渡金属离子可以在半导体禁带内引入杂 质能级，从而扩宽其吸收限。止匕外，阴离子掺杂可调节半导体导带位置，扩大材料的光响应 范围。5-8.在变压吸附纯化氢气的过程中，假设吸附剂的热导率较小，吸附热和解吸热引起的床层 温

5、度的变化不大，可以将其看成是等温过程。试设计至少2种的吸附-解吸工艺。答：(1)常压下吸附，真空下解吸；(2)加压下吸附，常压下解吸。5-9 .试问化学吸附与物理吸附之间的区别。化学吸附与物理吸附比照1、原理：化学吸附依靠的是比拟强的化学键，物理吸附依靠的是比拟弱的范德华力2、层数：化学吸附只能是单层吸附，物理吸附可以是多层吸附3、可逆性：化学吸附不可逆，物理吸附可逆4、吸附温度：化学吸附的吸附温度更高(反响热)，物理吸附的温度低(反响热)5、吸附速率：化学吸附比物理吸附速率慢6、吸附选择物性：化学吸附具有吸附选择性，物理吸附不存在吸附选择性5-10.在高压气态储氢中，假设储氢罐的瓶压是20M

6、Pa,体积为50L,试计算其在300K时, 可以储存的氢气的质量为多少kgo0100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000Temperature (K)ueqzc06 Ou U0SE0UH解：由pV = RT可得，m0.8 kg5-11.不同气体的Joule-Thompson系数如下列图所示，试问在多少温度下，可以通过节流膨胀 对氢气降温，并分析原因。0.50.40.30.20.10-0.1答:节流膨胀使气体降温的前提是Joule-Thomson系数0。由图可知，氢气的Joule- Thomson 系数在温度约为 200K 大于 0, 因此在200K温度以下，可以通过节流膨胀对氢气 降温。5-12.根据固态材料储氢的原理，可分为物理吸附储氢材料和化学吸附储氢材料，