PNNL利用磁熱效應製液態氫

據國外網站報道：數十年以來，氫燃料電池一直存在於科學小說中。然而，隨著燃料電池升降機和新型燃料電池汽車的湧現—例如豐田氫燃料電池汽車“未來”—這種超低低排放科技正處在主流應用的邊緣。燃料電池技術十分接近大規模商業化，它將需要大範圍的氫能供應和加氫等基礎設施。

有(you)別(bie)於(yu)市(shi)場(chang)上(shang)大(da)多(duo)數(shu)的(de)汽(qi)車(che)以(yi)汽(qi)油(you)和(he)柴(chai)油(you)為(wei)燃(ran)料(liao)，燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi)汽(qi)車(che)以(yi)氫(qing)氣(qi)為(wei)動(dong)力(li)燃(ran)料(liao)。但(dan)是(shi)要(yao)想(xiang)讓(rang)燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi)汽(qi)車(che)實(shi)現(xian)高(gao)度(du)普(pu)及(ji)化(hua)，仍(reng)需(xu)要(yao)更(geng)多(duo)的(de)加(jia)氫(qing)站(zhan)設(she)施(shi)
，本(ben)地(di)液(ye)氫(qing)供(gong)應(ying)
，以(yi)及(ji)將(jiang)液(ye)氫(qing)配(pei)給(gei)到(dao)加(jia)氫(qing)站(zhan)的(de)經(jing)濟(ji)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)。

氫
，這一宇宙中最豐富的元素
，設法使其轉變為液態
，需要將溫度降到零下20K(-253攝氏度/零下423華氏攝氏度)。當前的做法是應用一種能量密集、多步壓縮以及擴充氫氣過程直至氫氣完成液化。西北太平洋國家實驗室（PNNL）、翡翠能源（NW）youxianzerengongsiyijiemusiguojiashiyanshilianhetichuleyizhongjiyucirezhilengjishudexinxingfangfa。zhezhongxinxingfangfakeyiquanbutidaizhiqianfangfajiangqingqiyehuachengbenjianshao25%甚至更多。

磁熱液化

該係統利用物理學中的磁熱效應現象來進行工作。使用一種特定種類的材料-鐵磁體，例如釓-當它受到磁場的作用時溫度將會上升，一旦將其脫離磁場又將會冷卻下來。

在西北太平洋國家實驗室（PNNL）係xi統tong中zhong
，小xiao型xing釓ga球qiu被bei放fang置zhi在zai活huo塞sai形xing的de玻bo璃li纖xian維wei外wai殼ke中zhong，用yong於yu將jiang材cai料liao移yi入ru和he移yi出chu由you超chao導dao磁ci體ti創chuang造zao的de強qiang磁ci場chang中zhong。在zai可ke控kong製zhi的de條tiao件jian下xia，當dang釓ga材cai料liao移yi入ru磁ci場chang中zhong時shi它ta的de溫wen度du開kai始shi上shang升sheng。緊jin接jie著zhe讓rang氦hai氣qi通tong過guo多duo孔kong釓ga來lai轉zhuan移yi溫wen度du和he驅qu除chu釓ga。當dang把ba釓ga材cai料liao從cong磁ci場chang中zhong移yi走zou時shi它ta開kai始shi急ji劇ju冷leng卻que。再zai次ci泵beng入ru氦hai氣qi，通tong過guo釓ga球qiu體ti表biao麵mian，將jiang其qi熱re量liang傳chuan遞di給gei了le冷leng卻que後hou的de釓ga，冷leng卻que後hou的de氦hai氣qi接jie著zhe流liu過guo放fang置zhi的de待dai液ye化hua氣qi體ti與yu其qi進jin行xing熱re交jiao換huan。這zhe裏li的de冷leng氦hai氣qi冷leng卻que了le過guo程cheng氣qi。這zhe一yi冷leng卻que循xun環huan重zhong複fu進jin行xing直zhi到dao目mu標biao氣qi體ti的de溫wen度du達da到dao使shi其qi轉zhuan化hua為wei液ye態tai的de冷leng卻que溫wen度du。

PNNL係統由美國能源部的能源效益事務處和可再生能源燃料電池科技部資助，其重要性體現在以下三個方麵：第一，它無需單獨用預冷氣體的方法進行液化
；第二
，它實現了針對每個磁製冷材料的溫度差優化；最後它計劃達到比其他已提出的磁熱液化設計減少約87%的釓和其他磁致冷材料。近期，西北太平洋國家實驗室（PNNL）成功在室溫條件下實現了丙烷的液化。

這個項目的下一步計劃是致力於實現提高溫度跨度來達到液化氫氣所需要的低溫。如果進展順利的話，西北太平洋國家實驗室(PNNL)預測這項製冷科技的能源利用率與現有的氫氣液化裝置相比將提高50%，或許這個高效新型製冷器將成為促進液氫的製備以及整個燃料電池汽車行業發展的有效推動力。