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EPFL物理和分析電化學實驗室(LEPA)的科學家開發了一種新的系統，解決了能源轉型的兩個優先事項:清潔的氫生產和大規模的能源儲存。他們的技術在交通運輸方面尤其有用。
隨著包括瑞士在內的世界各國加大應對氣候變化的力度，尋找化石燃料的替代品，并實現政府設定的能源轉型目標，對可靠的可再生能源的需求正在迅速增長。但是，在找到一種大規模存儲可再生能源的方法之前，它還不能有效地集成到電網中。
Danick Reynard是EPFL物理與分析電化學實驗室(LEPA)的博士生。
“大多數形式的可再生能源都依賴于天氣條件，這導致它們提供的電力有很大的波動。”
“但電網的設計并不能應對這種波動。”無論天氣如何，氫氣都能提供能量，因此備受關注。
充電站可以將氫氣生產和能量儲存結合起來
LEPA的科學家們多年來一直在研究清潔制氫和能源儲存這兩大挑戰。他們剛剛推出了一種新系統，該系統將傳統的氧化還原流電池(最具前景的大規模能源存儲方法之一)與催化反應器結合在一起，催化反應器可以從流經電池的液體中產生清潔的氫氣。
LEPA系統與傳統系統一樣高效，但提供了更大的靈活性和存儲容量。它還可以以更低的成本生產清潔的氫。這項研究發表在《細胞報告物理科學》上。
氧化還原流電池是最有前景的儲能電池
氧化還原流池由電化學池分隔的兩個池組成。兩種高度導電的電解質——一種帶正電荷，一種帶負電荷——在罐和電池之間循環，引發電子交換的化學反應。這些電池以電化學形式儲存能量，就像智能手機中使用的鋰離子電池一樣，但壽命更長，而且具有靈活的能量生成和存儲能力，這意味著它們可以快速響應電力供求的波動。
為了創造這個系統，LEPA的科學家們采用了一個傳統的氧化還原流電池，并通過添加兩個催化反應器來增強它。這些反應堆從罐內循環的流體中產生氫氣。雷納德說:“氫是通過催化過程產生的，利用電池的能量將水分子分解成氫和氧的成分。”但這種氫只有在充電的能源是可再生的情況下才能被認為是清潔的。”
LEPA儲能-制氫系統原理圖
清潔，純凈的氫氣，增強和靈活的儲存能力。
LEPA的技術在氫氣生產和能源儲存過程中提供了一些優勢。僅使用傳統的氧化還原流電池，一旦充滿電，它們無法儲存很多能量。
“然而，在我們的系統中，一旦電池充滿電，它可以通過液體放電進入外部反應堆。它們反過來產生氫氣，氫氣可以儲存或使用，為電池本身騰出存儲空間。”
LEPA系統生產的氫是純的，只需要干燥和壓縮以獲得最佳儲存。該系統也比傳統的更安全，因為它是分開生產氧氣和氫氣，而不是同時生產，因此爆炸的風險更低。
電動汽車充電站的未來?
LEPA的技術在交通運輸領域尤為有用。隨著越來越多的司機采用電動汽車，對電力和清潔氫的需求將會飆升。為這些車輛充電會給電網帶來壓力，并造成電網運營商難以規劃的負荷峰值。
雷納德說:“根據瑞士聯邦能源辦公室2020年的數據，交通部門占瑞士能源消耗的33%左右。”我們的電池除了能產生氫氣外，還能起到緩沖作用，緩解用電高峰。”
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