1、當(dāng)今能源危機(jī)和環(huán)境污染是世界各國共同面臨的問題，在這一背景下，氫氣以儲(chǔ)量大、熱值高、效率高、清潔無污染等優(yōu)點(diǎn)成為了備受關(guān)注的新型能量載體。然而到目前為止，人們還沒有找到能夠高效大量?jī)?chǔ)存氫氣的存儲(chǔ)劑，并且氫氣安全輸送技術(shù)也還沒有得到很好的解決，因此尚未實(shí)現(xiàn)氫氣的廣泛應(yīng)用。盡管科研人員開發(fā)出了大量用于氫氣儲(chǔ)存的材料和設(shè)備，但效果都不理想。
　　活性炭和金屬有機(jī)框架(MOF)材料都是具有極高的比表面積的多孔材料，一直以來被認(rèn)為十分適合用

2、作氫氣存儲(chǔ)。但它們與氫氣的反應(yīng)都是典型的物理吸附，彼此之間僅依靠微弱的范德華力結(jié)合，吸附能力十分有限。本論文以活性炭和MOF為主要吸附材料，在外加電場(chǎng)的作用下研究了電場(chǎng)對(duì)多孔固體吸附材料儲(chǔ)氫性能的影響。研究結(jié)果表明，外加電場(chǎng)可以有效提高多孔固體吸附材料儲(chǔ)氫量。
　　實(shí)驗(yàn)首先考察了活性炭添加介電材料，即活性炭顆粒被介電層分離的情況下，電場(chǎng)作用對(duì)氫氣吸附的影響。以添加TiO2的活性炭作為研究對(duì)象，在無外加電場(chǎng)和外加電場(chǎng)存在條件下，分別

3、對(duì)TiO2/碳材料的氫氣吸附能力進(jìn)行測(cè)量。結(jié)果顯示，在外加電場(chǎng)作用下，吸附能力隨所合成吸附劑中TiO2納米顆粒含量增加而提高。不同電場(chǎng)對(duì)TiO2/碳材料氫氣吸附能力影響的實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，所合成的TiO2/碳體系的氫氣吸附能力隨著電場(chǎng)強(qiáng)度的增加呈現(xiàn)出先增大再減小的趨勢(shì)。3000 V電壓下檢測(cè)到的漏電電流很好的證明了氫氣的離子化現(xiàn)象。
　　實(shí)驗(yàn)中還通過異相成核反應(yīng)將碳沉積在活性炭上合成了MOF/碳樣品，其介電常數(shù)隨樣品中活性炭含量提高而

4、增大。在選擇壓電材料作為吸附體系中電荷來源對(duì)MOF/碳樣品進(jìn)行氫氣吸附測(cè)量實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，PMN-PT所產(chǎn)生的電荷對(duì)吸附影響效果明顯。在含碳22％的樣品中，氫氣吸附量在8 MPa壓力下達(dá)到0.259％，比無電場(chǎng)條件下提高了31.5％。采用直接加電的方法，通過改變電壓考察不同強(qiáng)度電場(chǎng)對(duì)MOF/碳樣品吸附能力的影響。結(jié)果顯示，氫氣吸附量隨電場(chǎng)強(qiáng)度增強(qiáng)而增大，在2000 V達(dá)到最大。循環(huán)氫氣吸附試驗(yàn)證明外加電場(chǎng)的這種增強(qiáng)作用是完全可逆的，在同等條

5、件下可迅速穩(wěn)定的釋放出所儲(chǔ)存的氫氣。
　　實(shí)驗(yàn)還分別對(duì)其他介電材料（MgO，ZnO和BaTiO3）與活性炭所合成的吸附劑在電場(chǎng)作用下對(duì)氫氣的吸附能力進(jìn)行了測(cè)試。在外加電場(chǎng)存在和無外加電場(chǎng)情況下，對(duì)添加MgO和ZnO的活性炭樣品分別進(jìn)行氫氣吸附測(cè)試實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，吸附量并沒有明顯變化。在對(duì)添加高介電常數(shù)BaTiO3的活性炭樣品進(jìn)行氫氣吸附測(cè)量時(shí)觀察到，電場(chǎng)作用下吸附量有所提高。
　　通過密度泛函計(jì)算氫氣與帶電TiO2分子之間的相互作