
如何更好地儲存和利用氫能是業界關注的焦點,傳統的氫氣儲運主要通過高壓氣態法或低溫液態法實現。高壓氣態法對容器質量要求高,易造成氫氣泄漏,安全性低。低溫液體法要求氫氣冷卻到-200攝氏度以下,價格昂貴,經濟性差,應用范圍小。
8月8日,西安交通大學電氣學院張錦英教授團隊研制出石墨烯界面納米閥固態儲氫材料,聲稱以高活性輕金屬氫化物為原料,實現儲氫材料通過界面納米閥的非催化動力學控制機制,實現安全、可控、穩定地釋放氫氣。不過,業內也有不少疑慮。
最高儲氫密度可達25%
由于氫氣易燃、易爆、密度低、極易擴散,儲氫技術仍是氫能發展的瓶頸。
一般來說,傳統鋼瓶儲氫屬于常溫高壓氣態儲氫,對容器的耐高壓性有嚴格的要求。因此,鋼瓶儲罐的體積比容量和質量比容量均較低。固態儲氫的能量密度普遍高于鋼瓶儲氫,但也存在原材料成本高、原材料“氫脆”導致可重復使用性差等問題。
梧桐樹投資經理李博洋認為,純石墨烯雖然具有大比表面積大,但反應活性低,不足以促進氫解離和后續吸附。因此,純石墨烯的儲氫性能有限,而張錦英教授的儲氫方法是金屬基石墨烯復合儲氫,它是在原有的金屬氫化物儲氫基礎上,利用石墨烯表面金屬修飾、雜原子摻雜等方法實現安全穩定。
記者聯系了張錦英教授,了解到該方法的石墨烯界面納米閥結構可以有效隔離水氧,防止自發氫泄漏,提高材料儲運安全性,避免使用笨重的高壓金屬罐或增加額外的保護裝置。運輸大大提高了材料的便攜性和系統的儲氫密度,最大儲氫密度可達25%,超過了現有所有儲氫方法的儲氫能力。
可以解決低溫問題
一家不愿透露姓名的氫能公司認為,張錦英教授的石墨烯界面納米閥固體儲氫材料克服了氫的穩定釋放和低溫釋放的問題。
簡單來說,這項技術的原材料是一種高活性的輕金屬氧化物。通過非催化動力學調節機制,建立了可有效隔離水氧、解決氫氣自發泄漏的便攜式石墨烯界面納米閥結構,實現儲氫材料。安全穩定地釋放氫氣。上述人士進一步解釋說:“就是利用石墨烯良好的涂層性能進行儲氫,通過控制石墨烯的涂層和調節其速度,實現氫氣的有序釋放。除此之外,石墨烯界面納米閥固態儲氫材料可以在低溫環境下穩定工作。”
李博洋提出石墨烯的二維結構具有熱力學穩定性和有限的氫吸附能力。金屬基儲氫材料的釋氣難點主要在于金屬氫化物。具有石墨烯涂層的儲氫材料在脫氣率方面優于一般金屬基儲氫材料。同時,從低溫脫氣控制實驗中可以看出,石墨烯表面結構促進了釋氣動力學。
”張錦英教授的方法對中低溫儲氫材料的釋氣率做出了很大貢獻,可以拓展燃料電池在極端溫度下的應用場景。其穩定高效的釋氣方法將繼續推動燃料結構創新細胞。”李博洋說。
還在小測試中
李博洋告訴記者,在張錦英教授的計劃中,石墨烯只是作為表面涂層材料,其實際質量與金屬材料還有幾個數量級的差距。目前,行業內大規模制備石墨烯的成本仍不容樂觀。但是,與目前高端3C產品使用的石墨烯導熱片相比,儲氫材料的石墨烯對其表面微觀形貌的要求較低。并且一定程度的結構缺陷有利于儲氫。
“相信未來,隨著石墨烯材料在下游市場的應用條件成熟,將為它的商業化和規模化應用提供動力。”李博洋說。
不過,也有不少專家提出質疑——“這應該是20年后的技術,我個人認為氫儲運的技術路線還是應該多向天然氣學習。”“但回想起來,石墨烯電池曾一度引起轟動”,核心指標未展示,應該更注重技術研究。估計目前還處于研發初期。能否實現商業化,我們需要稍后再看”……對此,張錦英教授表示,由于資金的影響,該項目的技術還處于中試階段。就目前而言材料方面,如果不能形成閉環,價格會高,但整體運行后,價格會下跌。