发展固态储氢材料让氢能利用叫好又叫座

20210527期来自:科技日报

固态储氢相对于高压气态和液态储氢,具有体积储氢密度高、工作压力低、安全性能好等优势。固态储氢是未来高密度储存和氢能安全利用的发展方向。周少雄

江苏省产业技术研究院集萃先进能源材料与应用技术研究所所长

江苏集萃先进能源材料与应用技术研究所开发的固态储氢系统已用于驱动自行车

受访者供图

量的多少,是组成储氢合金的关键元素,主要包括钛、镁等;另一部分是吸氢量小或根本不吸氢的元素,常见的有铁、镍等。

这些合金材料与氢气在低温的条件下发生化学反应,氢气在其表面分解为氢原子。合金材料内部有大量细微的晶格,氢原子扩散进入到晶格内部空隙中,形成金属氢化物。

想要把氢原子“释放”出来也很简单,只需施加一定热量,储氢材料就可以析出氢气。

周少雄告诉记者,目前他们开发的低温固态储氢材料可以存储其体积上百倍的氢气,因而其储氢密度比液氢还高。这些合金材料性能非常稳定,不会燃烧爆炸,可逆性好,重复使用不低于5000次。

“以我们开发的一种新型储氢材料为例,主要成分是镁和稀土元素镧、铈等,在炉中熔化冶炼,冷却成型,再破碎成粉末就可以了。”周少雄说,镁是自然界普遍存在的一种元素,镧、铈在稀土元素中储量丰富,因此综合成本已逼近锂电池。

近年来,世界各国在固态储氢应用和新型储氢材料的研发上取得了诸多进展,成熟的储氢材料已在热电联供、储能、车载燃料电池氢源系统等多个领域得到应用,德国一家公司甚至将固态储氢系统用于燃料电池潜艇中。

据周少雄介绍,他们最新研制的含镁储氢材料,储存容量可达每立方米110千克,远超美国能源局提出的储氢“终极目标”,但是制约其应用的是放氢温度过高,需要达到250℃以上。目前,科学家正通过各种方法来调控其热力学、动力学和循环寿命性能,希望可以早日实现商用。

powered by 闻道