氫能被稱(chēng)為21世紀(jì)最高效清潔的能源,燃料電池是氫能廣泛利用的最高效技術(shù)。然而,市場(chǎng)上尚未實(shí)現(xiàn)氫能大規(guī)模應(yīng)用,主要瓶頸在于氫氣的存儲(chǔ)與運(yùn)輸導(dǎo)致無(wú)法獲得低成本、安全的氫氣。
衡量氫氣存儲(chǔ)技術(shù)好壞的依據(jù)包括有儲(chǔ)氫成本、儲(chǔ)氫密度和安全性等幾方面。此前,各國(guó)專(zhuān)家曾發(fā)明多種氫能儲(chǔ)存方式,包括高壓儲(chǔ)氫、液化儲(chǔ)氫、物理吸附儲(chǔ)氫、液態(tài)有機(jī)化合物儲(chǔ)氫、金屬氫化物儲(chǔ)氫等,均存在不同程度缺陷,致儲(chǔ)氫含量低,成本高,穩(wěn)定性、循環(huán)性和安全性能不足。
高壓儲(chǔ)氫:氫質(zhì)量含量1~5.8wt%,壓力為35/45/70/90MPa,目前已經(jīng)商業(yè)化。對(duì)于氫能汽車(chē)中的高壓儲(chǔ)罐,一般有35Mpa和70Mpa兩種,采用碳纖維復(fù)合材料組成鋁內(nèi)膽外面纏繞碳纖維材料。日本通過(guò)將減少碳纖維強(qiáng)化樹(shù)脂的用量,使重量效率比原來(lái)提高了20%,儲(chǔ)氫重量密度達(dá)到了5.7wt%。
液化儲(chǔ)氫:氫質(zhì)量含量>5wt%,將純氫冷卻至-253℃儲(chǔ)存,超低溫消耗能量大,成本高,優(yōu)勢(shì)在于儲(chǔ)氫密度高,多用于航天、軍工領(lǐng)域。
固態(tài)吸附儲(chǔ)氫:氫質(zhì)量含量5.3~9wt%,使用以碳材料為主進(jìn)行物理儲(chǔ)氫,環(huán)境為77k、4MPa,納米碳材料儲(chǔ)氫性能好,還處于實(shí)驗(yàn)階段。
液態(tài)有機(jī)化合物儲(chǔ)氫:氫質(zhì)量含量6~8wt%,常溫常壓,儲(chǔ)氫容量大,目前還處于實(shí)驗(yàn)階段。
金屬氫化物儲(chǔ)氫:氫質(zhì)量含量1.4~3.6wt%,常溫常壓,安全性好,但是儲(chǔ)氫合金存在易粉化、能量衰減和變質(zhì),目前還處于實(shí)驗(yàn)階段。
自然儲(chǔ)氫:包括水儲(chǔ)氫、甲醇儲(chǔ)氫等。其中,水儲(chǔ)氫的氫質(zhì)量含量為11.1wt%,常溫常壓,能量比度高,成本高,以電解水制氫為主。甲醇儲(chǔ)氫的氫質(zhì)量含量為12.5wt%,常溫常壓,能量密度高,低成本,大規(guī)模甲醇制氫技術(shù)早已實(shí)現(xiàn)商業(yè)化,微型化甲醇制氫技術(shù)已實(shí)現(xiàn)突破,商業(yè)化價(jià)值極高。
甲醇(CH3OH)是自然界中最佳的儲(chǔ)氫介質(zhì),其來(lái)源廣泛,成本低,除了可以通過(guò)傳統(tǒng)化石能源獲得,還可以通過(guò)太陽(yáng)能、風(fēng)能、生物質(zhì)等可再生能源獲得。甲醇作為液體儲(chǔ)存和運(yùn)輸?shù)陌踩院捅憬菪远际堑锰飒?dú)厚的,其儲(chǔ)氫重量密度高達(dá)12.5wt%,常溫常壓下的甲醇儲(chǔ)氫要明顯優(yōu)于液化(多級(jí)壓縮且冷卻能耗巨大)、高壓(安全性無(wú)法保證)和其他儲(chǔ)氫技術(shù)。
甲醇作為燃料電池的氫源的微型化能量轉(zhuǎn)化設(shè)備早已被向華博士及其團(tuán)隊(duì)在“水基能源向華理論”、“動(dòng)氫理念”的指導(dǎo)下成功攻克,該團(tuán)隊(duì)率先在國(guó)內(nèi)實(shí)現(xiàn)小型可移動(dòng)甲醇水制氫和燃料電池發(fā)電高效集成的一體機(jī)(即水氫機(jī))的研發(fā)和生產(chǎn)。
水氫機(jī)是采用催化重整及純化多項(xiàng)技術(shù)從甲醇水中獲得高純氫,通過(guò)質(zhì)子膜系統(tǒng)產(chǎn)生電、熱等多種能源的裝置,具有成本低、壽命長(zhǎng),操作簡(jiǎn)單,高效節(jié)能,靜音簡(jiǎn)潔,來(lái)料方便,安全環(huán)保等特點(diǎn)。它實(shí)現(xiàn)了在同一小型化裝置內(nèi)進(jìn)行分布式制氫和發(fā)電的目標(biāo),避免氫氣的壓儲(chǔ)運(yùn)卸,為氫能的廣泛應(yīng)用打開(kāi)了大門(mén),解決了安全問(wèn)題,解決了重大加氫基礎(chǔ)設(shè)施的重大投資問(wèn)題。
通過(guò)對(duì)各種儲(chǔ)氫方式對(duì)比分析可以得出一個(gè)很有意思的結(jié)論:人們費(fèi)盡心思的去尋找最安全、最便捷、低成本的制氫儲(chǔ)氫方式,卻沒(méi)有高度重視大自然的饋贈(zèng)。
標(biāo)簽:氫能
