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新突破!西安交大团队让“终极能源”成为可能
作者:官方 来源:陕西都市快报 所属栏目:团队报道 发布时间:2021-08-11 13:43
[ 导读 ]大家都知道氢能可以满足资源、环境和可持续发展的要求。氢能热值高,储量丰富,清洁无污染。然而,氢的储存和运输一直限制了氢能...

大家都知道氢能可以满足资源、环境和可持续发展的要求。氢能热值高,储量丰富,清洁无污染。然而,氢的储存和运输一直限制了氢能的利用,但最近,储氢问题得到了突破。

众所周知,氢气是一种无色、透明、无臭、无味、不溶于水的物质,它具有易燃、易爆、密度低、极易扩散的特点,因此很难储存。

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西安交通大学电气科学与技术研究院张锦英教授:“氢气很轻,大家都知道一摩尔氢气只有2克22.4升,所以它的密度很小,每升0.089克。所以在这种情况下,对于存储来说,可能需要特别大的体积。22.4升只能储存两克。因此,如果在常温常压下运输,100公斤可能只能储存几克氢气,成本非常高。”

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正是由于氢气的这些特性,储氢技术仍然是氢能发展的瓶颈。目前,现有的储氢方法主要有低温液态氢、高压储氢和固态储氢。

西安交通大学电气科学与技术研究所张锦英教授:“我们都知道低温能耗极高,成本极高,那么在高压的情况下还有一个问题,加氢站建在哪里?氢气从哪里运来?我们运输氢气的地方和生产氢气的地方不一样,所以如果运输距离特别远,氢气的储存和运输就成为一个特别困难的问题。”

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为了攻克储氢难题,从2018年开始,张教授和她的团队开始在固态储氢方面发力,这种储氢方式虽然常见,但存在密度低、运输成本高的缺点。

西安交通大学电气科学与技术研究所张锦英教授:“我们使用了传统上认为不可能使用的金属氰化物,即具有极高活性的金属氰化物。因为这些东西一碰到水就会爆炸式地释放氢气,所以我们选择的是控制它,通过每个小颗粒表面的石墨烯,在它上面涂上一层均匀的这种石墨烯,让它变得稳定。然后当它被释放时,因为石墨烯和石墨烯之间的间隔可以缓慢反应,所以释放变得可控。所以我们可以通过控制石墨烯的包覆来控制(氢气)的释放速率,这个过程保证了氢气100%释放,有序释放,然后利用它的高密度特性。在这种情况下,我们运输 100 公斤材料,然后通过加水将其释放到目的地,可以释放25公斤氢气,所以成本降低了。”

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此外,这种储氢方法还可以突破温度的限制,在-40°C至100°C范围内仍能稳定工作。三年来,张教授团队攻坚克难,实现了储氢材料安全、可控、稳定的释氢。谈及整个过程的艰辛,张教授说这不算什么。

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西安交通大学电气科学与技术研究所张锦英教授:“我喜欢专心做一件事,设定目标,没做完就不想吃饭。从小就是这个性格,遇到问题就解决。反正大家都在做科学研究,我们不知道这是否算作投资,我们在完成事情之前就留在这里,我住在这里,没有去思考是个人时间还是工作时间,目的就是把事情做好。”

目前,张教授团队正在设计开发基于新型储氢技术的便携式氢电源、无人机、氢能电动汽车等产品,未来给我们带来的便利是无限的。

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