活性炭在储能技术中的应用

    能量的储存是一种新型节能技术，是国内外广大专家学者的研究热点之一，其研究的主要方法包括力学、电磁、电化学等。其中含能物质(如氢气、天然气等)的有效储存、锂离子电池和超高电容器的储能材料的研究，尤其受到科技工作者的高度关注。多孔炭质材料具有的超大比表面积和极强吸附力的特性，赋予其优异的储能活性。对于优异性能的储能材料，具有适宜的表面积和孔隙结构是储能容量大小的关键。通过改性技术调整其孔径、孔容分布以及表面化学官能团，获得具有理想结构和理化性质的多孔炭材料，可进一步提高多孑L炭材料储能密度。同时，多孔炭质材料具有质轻、对少量杂质不敏感、可重复使用等优点，其作为储能材料已被认为有光明的应用前景。活性炭是多孔炭的代表，具有各种各样的形态如粉末状、颗粒状、纤维状等。通过对含碳材料进行高温和活化剂(如氧化性气体和化学活化剂)反应处理，从而赋予炭材料发达的微细孔，使得活性炭材料具有更大的比表面积和发达的孑L结构。这种材料通常作为储能材料的优良吸附剂，下面我们就活性炭在储氢和电化学方面的应用作一介绍。

活性炭的储氢技术吸附原理
    吸附是物质在相的界面上浓度发生变化的现象。物质在表面层的浓度大于内部浓度的吸附称为正吸附，反之，表面层的浓度小于内部浓度的吸附称为负吸附。已被吸附的原子或分子，返回到气相中的现象称为解吸或脱附。    吸附作用仅仅发生在两相交界面上，它是一种表面现象。一切固体都具有不同程度的将周围介质的分子、原子或离子吸附到自己表面上的能力。固体表面之所以能够吸附其他介质，就是因为固体表面具有过剩的能量，即表面自由焓。吸附其他物质是朝向减低表面自由焓的方向进行的，它是一个自发过程。
    在物理吸附过程中，吸附剂与吸附质表面之间是范德华力。当吸附质和吸附剂分子的间距大于二者零位能的分子间距时，范德华力发生作用，使吸附质分子落入吸附剂分子的浅位阱处，放出吸附热，发生物理吸附。
    发生化学吸附时，被吸附分子与吸附剂表面原子发生化学作用，这是生成表面络合物的过程。当一个正常的不作表面运动的气体分子和固体吸附剂发生碰撞时，如果所发生的是非弹性碰撞，则气相和固相均发生不可察觉的变化。化学变化的起因是非弹性碰撞和俘获。气相分子向固相转移能量，是导致非弹性碰撞的直接原因，而固体表面势阱的存在是非弹性碰撞存在的先决条件。当气态分子与表面碰撞损失的能量超过某一个临界值之后，分子将没有能力爬出表面势阱而被俘获。被俘获的分子就在固体表面进行一系列变化，如表面迁移、表面重构、吸附态的转变等，从而发生化学吸附。在化学吸附中，吸附质和吸附剂之间产生离子键、共价键等化学键。它们比范德华力大1～2个数量级。因此，吸附质分析必须克服浅位阱Qb和深位阱q。之间的位垒E。，也就是化学吸附的活化能，然后进入深位阱q。。此时吸附反应将能放出较大的化学热而产生化学吸附。
    物理吸附的特点是，吸附作用比较小，吸附热小，可以对多层吸附质产生作用。化学吸附的特点恰恰相反，它的吸附作用强，吸附热大，吸附具有选择性，需要克服活化能。一般只吸附单层，吸附和解析的速度比较慢。