2026年中考化学一轮复习教学素材：储氢技术

【教学素材】 储氢技术 湖北省石首市文峰初级中学 刘涛（正高级教师） 【知识链接】“储氢技术”是一种通过物理或化学方式将氢气储存起来，以便后续使用的能源存储技术，目前主要包含高压气态、低温液态、固态及地质储氢三种形式，应用于电力调峰、交通燃料、工业原料等领域，是氢能产业链“制储输用”中的核心环节。 储氢技术主要分为物理储氢和化学储氢两大类，物理法主要有低温液化储氢、高压压缩储氢、碳基材料储氢等，这些主要是从气体体积的改变和吸附气体来完成，相对而言技术上较为成熟，但成本高昂且能耗较大。化学法主要有金属氢化物储氢等。金属氢化物储氢是把氢以氢化物的形式储存在金属或合金中，比低温液化储氢和高压压缩储氢安全，并且有很高的储存容量。不同路线在密度、成本和安全性上各有优劣，需根据场景选择。 （1）高压气态储氢：目前最成熟、应用最广的技术。 ①原理：将氢气压缩至高压容器中储存，常见压力为35MPa和70MPa。 ②优点：充放氢速度快，能耗低，设备结构简单。 （2）低温液态储氢：适合大规模长距离运输。 ①原理：将氢气冷却至－253℃以下液化储存。 ②优点：体积储氢密度高（约 70.8kg/m³），纯度高，占地小。 （3）固态储氢：安全性最高的“潜力股”。 ①原理：利用金属氢化物等材料通过化学吸附将氢原子固定在晶格中。 ②优点：体积密度高（镁基材料可达110kg/m³），常温低压操作，安全性极好（遇火不爆）。 （4）其他新兴路线： ①有机液态储氢‌：利用有机物加氢脱氢可逆反应，可借用现有石油设施，但释氢能耗高。 ②地质储氢：利用地下盐穴、枯竭油气藏大规模储存，成本极低。2026年4月我国首个百万方级盐穴储氢工程在河南平顶山投产。 2023年6月，《新型电力系统发展蓝皮书》提出推动储氢与其他储能形式的协同发展，构建多类别储能的优化运行体系。“十五五”期间，我国将氢能列为未来产业新增长点，推进“制储输用”全链条一体化发展。 【同步训练设计】 1．C60是一种形似足球的分子，由60个碳原子构成，可用作储存氢气的材料，结构如右图所示。下列有关说法正确的是（ ） A．C60是一种新型的碳的化合物 B．一种新型的碳单质 C．C60是由碳原子直接构成的 D．C60的相对分子质量为720g 2．研究发现，镧和镍的一种合金是储氢的良好材料。在元素周期表中的部分信息及原子的结构示意图。下列说法正确的是（ ） A．镧属于非金属元素 B．镧原子核内质子数为57 C．镧的相对原子质量为138.9g D．图中x的数值是10 3．阅读下列材料，回答相关问题。 根据氢气的特性，其储存方法可分为物理法和化学法两大类。物理法主要有低温液化储氢、高压压缩储氢、碳基材料储氢等。化学法主要有金属氢化物储氢、配位氢化物储氢等。如图是一些储氢材料的质量储氢密度和体积储氢密度。下图是一些储氢材料的质量储氢密度和体积储氢密度。（已知：质量储氢密度＝储氢后氢元素在储氢材料中的质量分数；体积储氢密度＝储氢后单位体积的储氢材料中储存氢元素的质量） （1）碳基储氢材料“碳纳米管”属于 （填“单质”或“化合物”）。用吸附气体来储氢是文中三种物理法中的 。 （2）从分子角度解释低温、高压储氢的原理 。 （3）结合图示，下列储氢材料中最理想的是 （填字母）。 A．LaNi5H6 B．LiAlH4 C．Mg2FeH6 D．Al(BH4)3 （4）化学法储氢相对物理法储氢的优点有 （任写一点）。 4．氢能是一种清洁能源，氢气的生产和储存是科学研究的重要方向。 目前制氢的方法主要有化石能源制氢和电解水制氢。由化石能源（煤、天然气）制得的氢气中含有CO，利用液氮的低温可将CO液化分离，从而获得纯净的氢气。电解水法制氢的能量转化如图所示，氚可用于核能发电，氚是一种原子核中有1个质子和2个中子的原子。 氢气的储存有物理储氢和化学储氢。物理储氢包括加压储氢和吸附储氢。用物理方法将石墨进行剥离，得到的石墨烯可用于常温吸附氢气。锂氮化合物LixN可用于化学储氢。 （1）下列有关氢能的说法不正确的是 （填序号） A．氢气的燃烧产物无污染，所以氢能是一种清洁能源 B．利用太阳能发电并电解水制氢可实现二氧化碳零排放 C．现阶段氢能已经能完全替代化石能源 （2）利用液氮的低温能将H2与CO分离，说明氢气的沸点比CO的沸点 。 （3）①氚 属于元素的一种原子。 ②下列示意图能表示氚原子的是 （填序号）。 （4）①将氢气压缩进储氢瓶过程中，发生改变的是 （从微观角度解释）。 ②石墨烯是一种 （填“单质”或“化合物”）。 5．阅读下面科普短文，回答下列问题： 氢能是一种清洁能源，氢气的生产和储存是科学研究的重要方向。目前制氢的方法主要有化石能源制氢和电解水制氢。由化石能源（煤、石油）制得的H2中含有CO，利用液氮的低温可将CO液化分离，从而获得纯净的氢气。电解水法制氢的能量转化如图所示。氢气的储存有物理储氢和化学储氢。物理储氢包括加压储氢和吸附储氢。用物理方法将石墨进行剥离，得到的石墨烯可用于常温吸附氢气。锂氮化合物（Li3N）可用于化学储氢。 （1）利用液氮的低温能将H2与CO分离，从而获得纯净的氢气，该过程主要利用了H2与CO的 不同。 （2）氢气被誉为未来最理想的燃料，原因是 。 （3）将氢气压缩进储氢瓶过程中，发生改变的是 （从微观角度解释）。 （4）氮化锂（Li3N）中锂元素化合价为＋1价，则氮元素化合价为 。 6．阅读下面科普短文，回答下列问题： 氢气是一种极具发展潜力的清洁高效的二次能源，其生产和储存是科学研究的重要方向。目前制氢的方法主要有化石能源制氢和电解水制氢。氢气的储存有物理储氢和化学储氢。物理储氢包括加压储氢和吸附储氢。由化石能源制得的H2中含有CO，利用液氮的低温可将CO液化分离，从而获得纯净的氢气。储氢、释氢、用氢过程中涉及的部分物质转化如图1所示。 （1）化石燃料包括煤、石油和 。化石能源制得的H2中含有CO的原因是 。 （2）利用液氮的低温能将H2与CO分离，说明氢气的沸点比CO的沸点 。 （3）物理储氢：高压气态储氢是广泛应用的储氢技术，即通过高压将氢气液化至氢瓶中加以储存。高压将氢气液化过程中，发生的改变是 （从微观角度解释）。该技术的优点在于其充装释放氢气速度快，但其缺点是 。 （4）化学储氢：图2表示CO2和H2在Pd和MgO的催化下，实现CO2的再利用和储氢的原理。图示中生成的CH4与H2O的质量比为 。 （5）释氢是氨气在催化剂的作用下进行的，写出相关反应的化学方程式 。 （6）用氢中，氢气可通过燃烧提供能量，氢气燃烧的化学方程式为 。 7．阅读科普短文。 镁基储氢材料（主要成分Mg）因其储氢量大、资源丰富、成本低廉而被认为是最具应用前景的金属储氢材料之一。储氢、释氢过程中涉及的部分物质转化如下： （1）氢气是最清洁能源，燃烧时将化学能转为 能。 （2）储氢过程，发生化合反应的化学方程式为 。 （3）释氢过程： ①方法I，化合价发生改变的元素有 。 ②方法Ⅱ，产生H2的质量___（填“＜”“＞”或“＝”）参加反应的MgH2中氢元素的质量。 ③与方法I相比，方法Ⅱ的优点是 （答1条即可）。 ④不同温度下，加热等质量的的氢化镁释放氢气的质量分数随时间变化如图所示。在40min时，放氢量最多所对应的温度是 。 （4）上述过程可循环使用的物质是 。 参考答案 1～2．B、B； 3．（1）单质；碳基材料储氢；（2）低温、高压使氢分子间的间隔变小；（3）D；（4）比低温液化储氢和高压储氢安全（或有很高的储存容量）。 4．（1）C；（2）低；（3）①氢或H；②A；（4）①分子间隔；②单质。 5．（1）沸点；（2）生成水，无污染；（3）分子间的间隔；（4）－3。 6．（1）天然气；化石能源含有碳元素，不完全燃烧会生成CO（合理即可）；（2）低；（3）氢分子之间的间隔变小；储存压强要求高，存在泄漏爆炸风险，安全性差（合理即可）；（4）4∶9；（5）2NH3 ( 催化剂 )3H2＋N2；（6）2H2+O2 ( 点燃 )2H2O。 7．（1）热；（2）Mg＋H2 ( 一定条件 )MgH2；（3）①镁、氢（或Mg、H）；②＞；③常温下进行反应，条件简单等；④200℃；（4）Mg或镁。 学科网（北京）股份有限公司 $