储气介质、储气装置及储气方法制造方法及图纸

提供储气介质、具有其的储气装置以及储气方法。所述储气介质包括各自具有可变化合价的多个材料层，其中所述材料层各层均包含未参与化学结合的多余电子。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及储气介质、具有其的储气装置以及储气方法；并且更具体 而言涉及储氢介质、具有其的储氢装置、以及储氢方法。
技术介绍
化石燃料例如石油的使用产生了严重的污染问题并且《1起全球变暖问 题。为了克服这样的问题，氢作为代用燃料一直受到关注。氢可由地球上 无限存在的水产生。在产生能量之后，氢又转变回到水。因此，水永远不会枯竭。当氢燃烧时，除了产生极少量一氧化二氮之 外不产生污染物。因此，氢被认为是清洁能源。而且，氩可转化为各种类 型的能量。例如，氢通过燃烧转化为热能。氢还通过内燃机转化为机械能， 或者作为燃料电池通过与氧反应转化为电能。然而，虽然氢具有上述的许多优点，但是氬尚未被广泛使用。未广泛 使用氢的原因之一在于难以在高密度下安全存储氢。因此，为了使用氢作 为能源，正在进行许多开发使储氢容量急剧增加的储氢介质和储氢方法的 研咒。作为相关领域的储氢方法，已经提出了液态氢存储方法、气态氢存储 方法、基于合金的储氢方法、和基于碳纳米管的储氢方法。液态氢存储方 法和气态氢存储方法可为危险的，因为液态氢和气态氢在常温下是高度爆 炸性的。而且，液态氬存储方法和气态氢存储方法具有存储成本昂贵的缺点。基于合金的储氬方法将氢存储在合金中。虽然其可安全地储氯，但是由于重量重和储氢表面积小，因而其具有商业化的限制。基于碳纳米管的储氬方法将氢存储在碳纳米管中。由于碳 纳米管与合金相比具有更大的表面积，因此使用基于碳纳米管的储氢方法 可存储更多的氢。碳纳米管中的碳材料化学上非常稳定。因此，难以将氢 吸收到碳纳米管中和在将氢吸收到碳纳米管之后使氢从碳納米管解吸。因 此，储氢容量可变得减少。
技术实现思路
技术问题本专利技术的实施方式涉及提供通过充分保证用于储气的表面积而改进储 气效率的储气介质、具有其的储气装置、以及储气方法。本专利技术的其它目的和优点可通过以下描述而理解，并且参照本专利技术的 实施方式而变得明晰。而且，对于本专利技术所属领域的技术人员来说很明显， 本专利技术的目的和优点可通过所要求保护的手段以及其组合而实现。 技术方案根据本专利技术的一个方面，提供储气介质，其包括各自具有可变化合根据本专利技术的另一方面，提供储气装置，其包括腔室；设置在所述 腔室中的储气介质；用于加热所述储气介质的加热部件；和用于冷却所述 储气介质的冷却部件，其中所述储气介质包括各自具有可变化合价的多个根据本专利技术的又一方面，提供使用包括腔室、设置在所述腔室中的储 气介质、用于加热所述储气介质的加热部件、和用于冷却所述储气介质的 冷却部件的储气装置储气的方法，包括如下步骤通过加热部件加热储气介质；将目标材料引入和存储到所述储气介质；和通过所述冷却部件冷却有益效果根据本专利技术的储气介质、具有其的储气装置、以及储气方法提供以下 有益效果。所述储气介质包括各自具有可变化合价并且隔开预定距离的多个材料 层。其层状结构通过形成在相邻层之间的间隔而能够保证大的表面积。因 此，改善了储气效率。在根据本专利技术的具有多层结构的储气介质中，在层间预先填充能吸收/ 能解吸的材料，并且在储气之前使所述能吸收/能解吸的材料从那里解吸。 因此，通过将化学稳定的气体容易地存储到空的(vacant)空间中改善了储气 效率。附图说明图1为说明根据本专利技术实施方式的储气装置的图。图2为图1中所示的储气介质的放大图。图3和4为图示五氧化二钒纳米线晶体结构的图。图5为说明根据本专利技术实施方式的储气方法的流程图。图7为根据本专利技术实施方式形成的示例性的五氧化二钒纳米线晶体结 构的AFM照片。图8为显示根据本专利技术实施方式形成的五氧化二钒纳米线晶体的基于 TGA(热重分析)的储氢容量的图。图9为说明用于测量储氢容量的质语仪的图。图IO为显示根据本专利技术实施方式形成的五氧化二钒纳米线晶体的储氦特性的图。图11为显示根据本专利技术实施方式形成的五氧化二钒纳米线晶体的储氢 特性的图。具体实施例方式本专利技术的优点、特征和方面将从以下参照附图对实施方式进行的描述 而变得明晰，所述描述将在下文中列出。因此，本专利技术所属
的技 术人员可以容易地使本专利技术的技术构思和范围具体化。另外，如果认为对 相关技术的具体描述可使本专利技术的要点不分明，则本文中将不提供该具体 描述。下文中将参照附图具体描述本专利技术的优选实施方式。图1为说明根据本专利技术实施方式的储气装置的图，图2为图1中所示 的储气介质101的放大图。参照图1和2，根据本实施方式的储气装置包括形成为层状结构的储气 介质101。即，储气介质101包括各自由具有可变化合价的材料制成并且隔 开预定距离的多个材料层101A。材料层101A必须具有未参与化学结合的 多余电子。而且，可在材料层101A之间的间隔102处设置额外的支撑部件 (未示出)。在本实施方式中，储气介质101为具有多层结构的材料。例如，储气 介质101包括多个薄膜材料层101A和各自形成在两个相邻的薄膜材料层101A之间的间隔IOIB。公知的材料石墨也具有包括与图2的间隔101B类似的间隔的层状结 构。然而，虽然石墨可以在其间隔处存储诸如氬的材料，但是由于石墨与 碳稳定结合，因此石墨无法用作储气介质。即，困难的是在石墨吸收材 料例如氢气之前/之后，使诸如氯的材料吸附到石墨中/从石墨解吸。在本专利技术中，利用由多余电子产生的物理和化学吸引力将待存储的目 标材料存储在具有多层结构的储气介质中。例如，五氧化二钒为具有层状结构的过渡金属。当钒与另一材料化学 结合时，根据钒与氧如何结合，钒具有五价或者四价。当钒/氧键由于钒化 合价的变化而具有缺陷部分时，其多余电子在四周游移。这样的多余电子 具有容易吸收从外部进入的分子或者原子的特性。即，所述多余电子容易 吸收待存储的材料。如果相邻的两个钒层隔开比较长的距离例如几个微米，则其化学键没 有强到足以影响下一钒层。因此，具有多余电子的不稳定化学键与其它化 学键冲突，从而消除其不稳定性。而且，当层隔开比较长的距离时，被吸 收材料的解吸能力强于被解吸材料的吸收能力。因此，吸收能力变得降低。 即，当材料被吸收在层之间时，吸收能力通过层的吸引力而提高。然而， 如果层隔开较宽，则吸收能力下降，因为两层的吸引力减少为一层的吸引 力。在钒和氧的化学键的情况下，V203的化学平衡为+3， V02的化学平衡 为+4。而且，￥205的化学平衡为预定比例的+4和+5的钒。根据化合价的变 化，这种钒/氧键具有多余的电子，并且所述多余电子起到对材料进行吸收 的吸引作用。因此，当具有可变化合价和多余电子的材料具有层状结构时，所述材 料可容易地吸收另外的材料。而且，所吸收的材料可容易地解吸，因为所 吸收的材料不形成强的化学键。即，这样的物理和化学键是共价键、范德 华键、离子键、氢键、或金属键之一。此外，这样的物理和化学结合可通 过材料的排空和加热而容易地破坏。同时，为了对包括氬的材料进行吸收，保证间隔是非常重要的。当材 料形成为包括隔开预定距离的多个层的层状结构时，可以保证这样的间隔。 在该间隔中，根据材料的化合价，其形成物理和化学键。此处，物理和化学键包括共价键、范德华键、离子键、氬键、或者金属键。如上所述，储气介质101包括多个材料层101A。各材料层101A可由相同材料或者不同材料例如超过两种材料制成。作为材料层101A，可本文档来自技高网...

【技术保护点】
储气介质，包括：　各自具有可变化合价的多个材料层，　其中所述材料层各层均包含未参与化学结合的多余电子。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘汉泳，金安顺，梁钟宪，白寅福，安昌根，阿七成，朴赞佑，李诚宰，郑泰亨，
申请(专利权)人：韩国电子通信研究院，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]