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EPFL物理和分析电化学实验室(LEPA)的科学家开发了一种新的系统，解决了能源转型的两个优先事项:清洁的氢生产和大规模的能源储存。他们的技术在交通运输方面尤其有用。
随着包括瑞士在内的世界各国加大应对气候变化的力度，寻找化石燃料的替代品，并实现政府设定的能源转型目标，对可靠的可再生能源的需求正在迅速增长。但是，在找到一种大规模存储可再生能源的方法之前，它还不能有效地集成到电网中。
Danick Reynard是EPFL物理与分析电化学实验室(LEPA)的博士生。
“大多数形式的可再生能源都依赖于天气条件，这导致它们提供的电力有很大的波动。”
“但电网的设计并不能应对这种波动。”无论天气如何，氢气都能提供能量，因此备受关注。
充电站可以将氢气生产和能量储存结合起来
LEPA的科学家们多年来一直在研究清洁制氢和能源储存这两大挑战。他们刚刚推出了一种新系统，该系统将传统的氧化还原流电池(最具前景的大规模能源存储方法之一)与催化反应器结合在一起，催化反应器可以从流经电池的液体中产生清洁的氢气。
LEPA系统与传统系统一样高效，但提供了更大的灵活性和存储容量。它还可以以更低的成本生产清洁的氢。这项研究发表在《细胞报告物理科学》上。
氧化还原流电池是最有前景的储能电池
氧化还原流池由电化学池分隔的两个池组成。两种高度导电的电解质——一种带正电荷，一种带负电荷——在罐和电池之间循环，引发电子交换的化学反应。这些电池以电化学形式储存能量，就像智能手机中使用的锂离子电池一样，但寿命更长，而且具有灵活的能量生成和存储能力，这意味着它们可以快速响应电力供求的波动。
为了创造这个系统，LEPA的科学家们采用了一个传统的氧化还原流电池，并通过添加两个催化反应器来增强它。这些反应堆从罐内循环的流体中产生氢气。雷纳德说:“氢是通过催化过程产生的，利用电池的能量将水分子分解成氢和氧的成分。”但这种氢只有在充电的能源是可再生的情况下才能被认为是清洁的。”
LEPA储能-制氢系统原理图
清洁，纯净的氢气，增强和灵活的储存能力。
LEPA的技术在氢气生产和能源储存过程中提供了一些优势。仅使用传统的氧化还原流电池，一旦充满电，它们无法储存很多能量。
“然而，在我们的系统中，一旦电池充满电，它可以通过液体放电进入外部反应堆。它们反过来产生氢气，氢气可以储存或使用，为电池本身腾出存储空间。”
LEPA系统生产的氢是纯的，只需要干燥和压缩以获得最佳储存。该系统也比传统的更安全，因为它是分开生产氧气和氢气，而不是同时生产，因此爆炸的风险更低。
电动汽车充电站的未来?
LEPA的技术在交通运输领域尤为有用。随着越来越多的司机采用电动汽车，对电力和清洁氢的需求将会飙升。为这些车辆充电会给电网带来压力，并造成电网运营商难以规划的负荷峰值。
雷纳德说:“根据瑞士联邦能源办公室2020年的数据，交通部门占瑞士能源消耗的33%左右。”我们的电池除了能产生氢气外，还能起到缓冲作用，缓解用电高峰。”
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