氫能產業研究之儲存篇

[導讀]氫(qing)能(neng)的(de)不(bu)同(tong)利(li)用(yong)領(ling)域(yu)對(dui)於(yu)氫(qing)的(de)儲(chu)存(cun)需(xu)求(qiu)不(bu)同(tong)，如(ru)果(guo)僅(jin)僅(jin)作(zuo)為(wei)工(gong)業(ye)原(yuan)料(liao)或(huo)者(zhe)燃(ran)料(liao)可(ke)以(yi)像(xiang)天(tian)然(ran)氣(qi)那(na)樣(yang)通(tong)過(guo)管(guan)道(dao)運(yun)輸(shu)
，但(dan)是(shi)如(ru)果(guo)要(yao)用(yong)於(yu)汽(qi)車(che)能(neng)源(yuan)、燃料電池則需要高效的存儲技術，而用於航天領域更是需使用要液態氫。

氫(qing)能(neng)的(de)不(bu)同(tong)利(li)用(yong)領(ling)域(yu)對(dui)於(yu)氫(qing)的(de)儲(chu)存(cun)需(xu)求(qiu)不(bu)同(tong)，如(ru)果(guo)僅(jin)僅(jin)作(zuo)為(wei)工(gong)業(ye)原(yuan)料(liao)或(huo)者(zhe)燃(ran)料(liao)可(ke)以(yi)像(xiang)天(tian)然(ran)氣(qi)那(na)樣(yang)通(tong)過(guo)管(guan)道(dao)運(yun)輸(shu)
，但(dan)是(shi)如(ru)果(guo)要(yao)用(yong)於(yu)汽(qi)車(che)能(neng)源(yuan)、燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi)則(ze)需(xu)要(yao)高(gao)效(xiao)的(de)存(cun)儲(chu)技(ji)術(shu)，而(er)用(yong)於(yu)航(hang)天(tian)領(ling)域(yu)更(geng)是(shi)需(xu)使(shi)用(yong)要(yao)液(ye)態(tai)氫(qing)。雖(sui)然(ran)目(mu)前(qian)氫(qing)的(de)綠(lv)色(se)高(gao)效(xiao)製(zhi)取(qu)工(gong)藝(yi)還(hai)有(you)待(dai)改(gai)進(jin)，但(dan)是(shi)穩(wen)定(ding)可(ke)逆(ni)的(de)儲(chu)存(cun)技(ji)術(shu)是(shi)限(xian)製(zhi)氫(qing)能(neng)大(da)規(gui)模(mo)應(ying)用(yong)的(de)更(geng)為(wei)關(guan)鍵(jian)的(de)因(yin)素(su)。

按照目前的燃料水平測算，如果能大規模推廣氫能作為汽車能源的話需要達到6%質(zhi)量(liang)百(bai)分(fen)比(bi)氫(qing)氣(qi)儲(chu)存(cun)水(shui)平(ping)，然(ran)而(er)由(you)於(yu)氫(qing)氣(qi)的(de)密(mi)度(du)非(fei)常(chang)小(xiao)，傳(chuan)統(tong)的(de)壓(ya)縮(suo)存(cun)儲(chu)和(he)簡(jian)單(dan)的(de)吸(xi)附(fu)存(cun)儲(chu)都(dou)很(hen)難(nan)達(da)到(dao)這(zhe)個(ge)水(shui)平(ping)。目(mu)前(qian)的(de)儲(chu)氫(qing)技(ji)術(shu)包(bao)括(kuo)高(gao)壓(ya)氣(qi)體(ti)儲(chu)氫(qing)、金屬儲氫、碳材料物理儲氫、液態有機化合物儲氫
、低溫液態儲氫等等。

高壓氣態儲氫是在臨界溫度以上通過加壓是的氫氣壓縮到比較小的體積，存儲在高壓鋼瓶中，高壓儲氣因為簡單
、成本低
、充(chong)放(fang)氣(qi)速(su)度(du)快(kuai)而(er)且(qie)能(neng)在(zai)常(chang)溫(wen)下(xia)使(shi)用(yong)等(deng)原(yuan)因(yin)成(cheng)為(wei)目(mu)前(qian)應(ying)用(yong)最(zui)為(wei)廣(guang)泛(fan)的(de)氣(qi)體(ti)存(cun)儲(chu)技(ji)術(shu)。缺(que)點(dian)在(zai)於(yu)存(cun)儲(chu)的(de)密(mi)度(du)不(bu)高(gao)，而(er)使(shi)用(yong)的(de)鋼(gang)瓶(ping)本(ben)身(shen)重(zhong)量(liang)大(da)，氣(qi)密(mi)性(xing)要(yao)求(qiu)高(gao)，存(cun)在(zai)一(yi)些(xie)安(an)全(quan)隱(yin)患(huan)，不(bu)適(shi)合(he)大(da)規(gui)模(mo)氫(qing)能(neng)利(li)用(yong)。

金jin屬shu儲chu氫qing是shi利li用yong氣qi體ti分fen子zi和he金jin屬shu表biao麵mian用yong形xing成cheng化hua學xue鍵jian的de方fang式shi固gu定ding的de化hua學xue存cun儲chu技ji術shu。一yi些xie金jin屬shu的de微wei觀guan結jie構gou中zhong存cun在zai一yi些xie空kong隙xi
，氫qing原yuan子zi比bi較jiao容rong易yi進jin入ru這zhe些xie空kong隙xi中zhong並bing反fan應ying生sheng存cun金jin屬shu氫qing化hua物wu而er固gu定ding
，一yi般ban使shi用yong金jin屬shu合he金jin作zuo為wei儲chu氫qing材cai料liao。性xing能neng優you異yi的de儲chu氫qing合he金jin能neng存cun儲chu自zi身shen體ti積ji一yi千qian倍bei以yi上shang的de氫qing氣qi。在zai低di壓ya力li或huo者zhe熱re條tiao件jian下xia
，這zhe些xie合he金jin會hui逆ni向xiang反fan應ying而er釋shi放fang氫qing氣qi。而er此ci類lei技ji術shu的de短duan板ban一yi方fang麵mian是shi成cheng本ben問wen題ti，另ling一yi方fang麵mian是shi儲chu氫qing材cai料liao易yi“中毒”。儲氫材料“中毒”指的是雜質汙染而失去了應有的功能，化學儲氫能力越強的材料一般反應活性強，所以特別容易“中毒”，對(dui)氫(qing)氣(qi)的(de)純(chun)度(du)要(yao)求(qiu)很(hen)高(gao)。而(er)且(qie)這(zhe)類(lei)材(cai)料(liao)容(rong)易(yi)被(bei)氧(yang)化(hua)，不(bu)能(neng)暴(bao)露(lu)在(zai)空(kong)氣(qi)中(zhong)，多(duo)次(ci)反(fan)應(ying)後(hou)性(xing)能(neng)不(bu)穩(wen)定(ding)。最(zui)早(zao)使(shi)用(yong)的(de)儲(chu)氫(qing)材(cai)料(liao)是(shi)鈀(ba)，目(mu)前(qian)常(chang)用(yong)的(de)材(cai)料(liao)有(you)稀(xi)土(tu)鑭(lan)係(xi)、鈦鐵係、鎂係和多元素等等。從成本和資源量上看，鎂係的材料很有發展的潛力。

xifufangshichuqingshiyizhongwulichuqingfangshi，qingfenzibufenjie，zhijiecunchuzaicailiaozhong
，ershangmiantigaodehuaxuechuqingchucundeshiyuanzizhuangtaideqing。yaotigaowulixifudenenglixuyaozengdaxifudemianji、提高氣體的壓力或者降低溫度。目前常用的吸附材料以碳材料為主包括活性炭

、高比表麵積活性炭
、碳納米管等等
，而多孔的分子篩也被作為候選。物理吸附的密度和使用條件方麵也並不能很好的適應實際的使用環境。

yetaichuqingcailiaoshiliyongbubaoheyoujiwuheqingqizhijiandejiachengfanyingerchuqing
，bingqiezailingyigetiaojianxiakenideshifangchulai。conglilunshang，ruguonengdadaowanquandefanying，chuqingliangkeyichaoguo6%，同(tong)時(shi)液(ye)體(ti)材(cai)料(liao)的(de)運(yun)輸(shu)儲(chu)存(cun)也(ye)比(bi)較(jiao)方(fang)便(bian)，結(jie)合(he)態(tai)的(de)氫(qing)也(ye)沒(mei)有(you)氣(qi)體(ti)氫(qing)的(de)危(wei)險(xian)性(xing)大(da)。但(dan)是(shi)此(ci)類(lei)技(ji)術(shu)的(de)最(zui)大(da)問(wen)題(ti)在(zai)於(yu)常(chang)用(yong)的(de)芳(fang)香(xiang)族(zu)有(you)機(ji)儲(chu)氫(qing)材(cai)料(liao)釋(shi)放(fang)氫(qing)氣(qi)的(de)過(guo)程(cheng)需(xu)要(yao)較(jiao)高(gao)的(de)溫(wen)度(du)，遠(yuan)超(chao)過(guo)一(yi)般(ban)的(de)使(shi)用(yong)環(huan)境(jing)。最(zui)近(jin)也(ye)有(you)新(xin)型(xing)的(de)液(ye)態(tai)儲(chu)氫(qing)材(cai)料(liao)被(bei)開(kai)發(fa)出(chu)來(lai)並(bing)能(neng)在(zai)常(chang)規(gui)條(tiao)件(jian)下(xia)多(duo)次(ci)循(xun)環(huan)使(shi)用(yong)。液(ye)態(tai)儲(chu)氫(qing)材(cai)料(liao)技(ji)術(shu)也(ye)是(shi)氫(qing)能(neng)大(da)規(gui)模(mo)利(li)用(yong)中(zhong)很(hen)有(you)前(qian)景(jing)的(de)路(lu)。

液態儲氫技術從理論上是密度最高的儲存技術，但是需要保持極低的溫度
，低溫維持裝置大大的增加了係統的質量，從總體上看成本高、密度也不大，基本僅僅用於航空領域，一些汽車公司也製備了液氫概念車
，但是離真正的普及距離很大。