Powerpaste將清潔氫能裝在安全、方便的灰色粘稠物中

最後更新日期: 2021 年 3 月 2 日 by carol

據外媒New Atlas報道,弗勞恩霍夫研究所的科學家提出了一種基於鎂的「Powerpaste」,它能以10倍於鋰電池的密度存儲氫能,為氫燃料電池汽車提供了比汽油動力汽車更遠的續航距離,並在幾分鍾內完成加氫。

Powerpaste將清潔氫能裝在安全、方便的灰色粘稠物中

當然,通常情況下,氫燃料電池車以氣態形式攜帶氫燃料,儲存在壓力約為700bar(10150psi)的儲罐中。這些罐子相當大和重,這抵消了氫氣相對於當今鋰電池的主要優勢之一–其更高的能量密度。高壓力也使得氫氣對於摩托車和踏板車等兩輪車來說是不切實際的選擇。

但是,位於德累斯頓的弗勞恩霍夫製造技術和先進材料研究所的一個團隊想出了一種有趣的新方法來儲存和攜帶氫能,這種方法是以水合鎂為基礎的「Powerpaste」,它可以將氫以化學形式儲存在大氣壓下,在需要時隨時釋放。

為了生產這種糊狀物,鎂與氫在350 °C (662 °F)左右的溫度和五到六倍的大氣壓下結合,形成氫化鎂。酯類和金屬鹽的加入完成了這一過程,並形成了一種粘稠的灰色糊狀物,可以裝入墨盒中。在Powerpaste形式下,它在高達250 °C(482 °F)的溫度下完全穩定。它攜帶的能量是同等重量的鋰電池的10倍,大大超過同等重量的700bar氫儲罐。研究人員表示,使用Powerpaste動力系統運行的車輛可望獲得 「與汽油相當–甚至更大的續航里程」。

當需要釋放能量時,一個柱塞裝置將糊狀物擠壓到一個腔室中,在那里它與水發生反應,以動態控制的速度釋放氫氣,然後供給燃料電池,以產生電力,用它來運行電動汽車動力系統或其他設備。這種漿料令人印象深刻的能量密度部分來自於它所釋放的氫氣有一半來自於它所反應的水。弗勞恩霍夫團隊談到,可將Powerpaste其用於大型無人機,大幅提升它們的飛行時間和續航能力,或者用於便攜式電器,比如糊狀供電的野營烤麵包機或水壺等。該團隊表示,這種粘稠的糊狀物可以通過「相對便宜的設備」通過標準的灌裝線來供應。

Powerpaste將清潔氫能裝在安全、方便的灰色粘稠物中

從物流上看,這種東西似乎比普通的氣態(當然也包括液態)氫簡單得多。它可以用卡車裝在桶里或油罐車里,或多或少地留在任何地方,不會有危險。弗勞恩霍夫IFAM正在自己的工廠里建造一個Powerpaste生產廠,該廠將於今年晚些時候開工,有能力每年製造多達4噸的糊狀物,用於試驗項目和行業評估。它還在實驗室的測試台上安裝了一台發電機,並在運行。

不過,問題依然存在。鎂膏用完後會發生什麼?它是否會被回收到工藝中?上面引用的能量密度數字是否考慮了整個系統的需求,還是僅僅考慮了燃料儲存?考慮到燃料電池會產生水這個副產品,在給定的能量下,它需要使用多少水,填充時需要添加多少水?

也許最重要的是,製作這種糊劑的過程能源效率如何?在燃料電池系統中,反對清潔氫的一個黑點就是它對清潔能源的利用效率低得可怕。把清潔能源儲存在電池里,你會在車輪上得到90%以上的回饋。把它儲存在氫氣中,你就會在沿途的損耗過程中燒掉至少一半的能量。

Powerpaste的生產需要熱量、壓力和工業過程,這些都需要耗費能源。再加上儲存和運輸的財務和能源成本,相比之下,這些方程式很可能讓氣態氫看起來像一個非常節省的小能源持有者。

然後是成本問題;既然Powerpaste的續航能力大致相同,那麼它與汽油相比,在加氫時的成本如何?當然,一開始成本會很高,而且會隨着規模和清潔氫的價格而下降。但增加的加工和運輸成本會讓它的價格比直接的氫氣更貴,未來一個大概的數字絕對能給人以啟發。

來源:cnBeta