常温常压储存获技术突破 氢能源迎发展契机

导语

中国地质大学(武汉)程寒松博士带领的团队,利用不饱和芳香化合物催化加氢的方法,日前成功攻克了氢能在常温常压下难以贮存和释放的技术瓶颈。

氢能是一种能量密度很高的清洁可再生能源,理论上可以广泛应用于各种动力设备,但难以常温常压储存是其发展的一个重要瓶颈。据报道,中国地质大学(武汉)程寒松博士带领的团队,利用不饱和芳香化合物催化加氢的方法,日前成功攻克了氢能在常温常压下难以贮存和释放的技术瓶颈。分析人士认为,该技术国际领先,有望成为我国氢能源行业发展的新契机。

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氢能源应用优势显著

氢能是国际公认的清洁能源。随着石油、天然气、煤等存量有限的化石燃料耗量的日益增加,其储量日益减少,终有一天这些不可再生资源将要枯竭,寻找不依赖化石燃料的储量丰富的新的含能体能源,逐渐被各方所重视。在此背景下,有分析人士指出,氢能正是这样一种在常规能源危机间或显现时比较理想的二次能源。

业内专家指出,作为一种理想的新合能体能源,氢能具有以下特点:重量最轻,标准状态下密度为0.0899g/l,-252.7℃时可成为液体,若将压力增大到数百个大气压,液氢可变为金属氢;导热性最好,比大多数气体的导热系数高出10倍;据估计氢构成了宇宙质量的75%,除空气中含有氢气外,氢主要以化合物的形态贮存于水中,而水是地球上最广泛的物质;可以回收利用,利用氢能源的汽车排出的废物只是水,所以可以再次分解氢,再次回收利用;发热值理想,除核燃料外氢的发热值是所有化石燃料、化工燃料和生物燃料中最高的,为142351kJ/kg,是汽油发热值的3倍;燃烧性能好、点燃快,与空气混合时有广泛的可燃范围,而且燃点高,燃烧速度快;无毒,与其他燃料相比氢燃烧时最清洁,除生成水和少量氮化氢外不会产生诸如一氧化碳、二氧化碳、碳氢化合物、铅化物和粉尘颗粒等对环境有害的污染物质,少量的氮化氢经过适当处理也不会污染环境。

此外,氢能源还包括不少其他优点,比如利用形式多,既可以通过燃烧产生热能,在热力发动机中产生机械功,又可以作为能源材料用于燃料电池,或转换成固态氢用作结构材料;可以多种形态存在,能适应贮运及各种应用环境的不同要求;耗损少,可以远近距离管道运输,安全性相对提高,能源无效损耗减小;利用率高,氢可以消除内燃机噪声源和能源污染隐患,利用率高;运输方便,氢可以减轻燃料自重,可以增加运载工具有效载荷,这样可以降低运输成本;减少温室效应,取代化石燃料能最大限度减弱温室效应。

在应用方面,氢能源开发利用的拓展领域非常广泛,新能源汽车可能是与投资者日常生活关联度最高的一个领域。有业内人士表示,在国内各车企大力发展电动汽车的同时,日本企业已经在发展燃料电池技术。据,日本于2015年拟将氢燃料电池汽车投放市场;2016年,氢能源动力巴士将投放市场;2017年,专业用氢能源动力汽车将投放市场;2020年氢能源汽车燃料耗费价格与混合动力汽车将基本持平。

突破存储瓶颈或成发展新契机

尽管氢能源的应用范围广泛,相对优势也非常显著,但人类对氢能的开发却始终存在一个巨大的瓶颈难以突破。业内专家指出,氢是一种能量密度很高的清洁可再生能源,特殊性质导致其难以常温常压储存,泄漏后有爆炸危险。因此,只有突破储存技术瓶颈,才可能引发氢能源在各种动力设备中的广泛应用。值得注意的是,在常温存储运输方面,中国科学家日前取得了新的突破。

据媒体报道,中国地质大学(武汉)可持续能源实验室主任、国家“千人计划”特聘教授程寒松博士带领的团队,利用不饱和芳香化合物催化加氢的方法,日前成功攻克了氢能在常温常压下难以贮存和释放这一技术瓶颈,不仅实现了氢能液态常温常压运输,而且克服了传统高压运输高成本、高风险的弊病,所储氢在温和条件下加催化剂释放后即可使用。储氢材料的技术性能指标,超过了美国能源部颁布的车用储氢材料标准。

该项目小组的实验室研究显示,储氢分子熔点可低至-20℃,能在150℃左右实现高效催化加氢,并在常温常压下进行储存和运输;催化脱氢温度低于200℃,脱氢过程产生氢的纯度可高达99.99%,并且不产生CO、NH3等其他气体;储氢材料循环寿命高、可逆性强(高于2000次);质量储氢容量>5.5wt%,体积容量>50kg(H2)。据程寒松介绍,其所用催化剂无需再生即可重复使用,5年内无需更新。部分业界人士认为,该技术处于国际领先水平,有可能引发氢能利用革命。“我们的技术可以做到在常温常压下储氢,而且产品形态也已成熟,可以批量生产。”程寒松此前在接受媒体采访时说。

技术突破迅速吸引了企业的关注。据报道,日前中国地质大学、张家港氢力新能源有限公司签订了江苏氢阳能源有限公司投资合作协议。江苏氢阳能源公司由中国地质大学(武汉)可持续能源实验室、武汉地质资源环境工业技术研究院,联合张家港富瑞特装公司等单位共同成立。根据协议,项目前期总投资7060万元,江苏氢阳能源公司负责氢能存储、转化、应用材料、装备及技术的研究开发与制造、销售,富瑞特装则将为液态储氢技术中试研发提供研究平台。

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