齐卫卫,秦 雷,周明东,郑智平
(1.辽宁石油化工大学 石油化工学院,辽宁 抚顺113001;2.南方科技大学 化学系,广东 深圳518055)
现代社会越来越依赖于化石燃料来满足不断增长的人口对能源的需求,每天约有2 000万t的煤、8 500万桶的石油(约1 200万t)和100亿m3的天然气方可满足人类约80%的能源需求[1]。如此大规模使用化石燃料,造成CO2不可避免的向大气中排放,每年的排放量超过350亿t(2015年)[2]。CO2排放使自然界的碳循环不堪重负,导致大气中CO2浓度迅速增加。目前,大多数科学家认为CO2以及其它温室气体的积累是造成全球变暖和相关气候变化现象的主要因素。另一方面,化石燃料储存量是有限的,它们是数百万年前形成的,无法在人类时间尺度上更新。因此,严格执行排放法规和开发绿色可持续能源已成为人类未来发展道路上需要解决的问题[3]。
目前,最具前景的可再生能源—太阳能和风能,不仅具有间歇性,而且还有很大的不稳定性,导致这些可再生能源仍不能成为人类活动的主要能源供给来源。电能等能量储存在化合物的化学键中是一种有效的能源存储方式,如存储在H2、甲烷和甲醇等化合物中。这些化合物便于存储和运输,不受时间和地域的限制,可以在需要的时候转化为电能、热能或者驱动需要的装置[4⁃6]。H2是结构最简单的化合物,可以通过电解水产生。氢能作为一种优良的、清洁的燃料,已被认为是一种能量存储介质。但是,氢气的密度低,要达到合格的能量密度,需要高压压缩(35 000~70 000 kPa或更高)或在非常低的温度(−253℃)下液化。……