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作者丨江星
編輯丨劉小畫
近日，德國知名的應(yīng)用科學(xué)研究機構(gòu)弗勞恩霍夫（以下簡稱Fraunhofer）研發(fā)了一種新型氫能存儲技術(shù)Powerpaste，這是一種基于鎂的灰泥狀粘稠物，具有清潔、高密度、安全及易于運輸?shù)奶攸c，儲能密度達(dá)到鋰電池的10倍，能讓氫燃料電池汽車比傳統(tǒng)的燃油汽車行駛更遠(yuǎn)的距離，而且只需幾分鐘就能完成燃料的補給工作。
灰泥狀粘稠物Powerpaste（來源：Fraunhofer）
通常情況下，氫燃料電池汽車是以氣體形式攜帶氫，并將其儲存在壓力約為700bar （10150 psi）的儲罐中。這些儲罐大且笨重，不但在很大程度上抵消了氫燃料相對于今天的鋰電池的一大關(guān)鍵優(yōu)勢，即更高的能量密度，從而大大限制了這種技術(shù)路線在乘用車與商用車方面的發(fā)展速度；而且儲罐的過高壓力還阻礙了氫燃料技術(shù)在摩托車和小型摩托車等兩輪車上的推廣。
而Fraunhofer研究所下屬的制造技術(shù)和先進(jìn)材料研究小組研發(fā)的Powerpaste，徹底顛覆了以往的氫能存儲策略，他們選擇在大氣壓下，將氫能以化學(xué)形式進(jìn)行儲存，并在需要時及時釋放氫提供動力。
據(jù)介紹，要生產(chǎn)這種膏體，需要在大約350°C（662°F）、5到6倍的大氣壓條件下，將鎂與氫結(jié)合形成氫氧化鎂，最后再加入酯和金屬鹽形成一種可以裝入盒中的灰色粘性粘稠物。
該團隊表示，當(dāng)溫度低于250°C（482°F）以下時，Powerpaste的狀態(tài)能夠保持完全穩(wěn)定，其攜帶的能量不僅達(dá)到同等重量的鋰電池的10倍，還遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了同等重量的700 bar氫能儲罐。
“一輛應(yīng)用Powerpaste作為動力系統(tǒng)的汽車，其續(xù)航里程不僅能夠與燃油車媲美，甚至還能超過燃油車?！毖芯咳藛T自信地說道。
該技術(shù)的具體工作原理如下：當(dāng)需要釋放能量時，一個柱塞裝置會將漿糊擠壓進(jìn)腔體中，讓其與水發(fā)生反應(yīng)并在動態(tài)控制下進(jìn)行氫氣釋放，為燃料電池注入能量，從而為電動汽車動力系統(tǒng)或其他設(shè)備提供動力。這種糊狀物的較高能量密度正是在于此——它釋放的氫能中有一半是與水反應(yīng)產(chǎn)生的。
這樣一來，車輛的補能方式將變得異常簡單，例如，給一輛小型摩托車補能時，只需要將空的Powerpaste存儲盒取出來，再換上一個滿盒就可以了。
Fraunhofer研究團隊還有意將其應(yīng)用于大型無人機上，來充當(dāng)無人機額外的補能設(shè)備，從而幫助增加飛行時間和飛行范圍；或者作為新型補能方式，應(yīng)用于便攜式電器上，比如露營用的電動烤面包機或水壺等。
針對這種泥狀粘稠物的裝載方式，他們表示，在一些應(yīng)用中，可拆卸的存儲盒可能是最合適的選擇，而在燃料電池汽車、卡車、飛機及更大的應(yīng)用場景中，直接將Powerpaste泵入油箱相對更便捷。從邏輯上講，相比一般的氣態(tài)或者液態(tài)氫，固態(tài)氫運輸?shù)碾y度會更小，且更易于放置與存儲。
據(jù)悉，目前Fraunhofer正在建設(shè)專門用來生產(chǎn)Powerpaste的工廠，預(yù)計將于今年晚些時候正式投入運營，年產(chǎn)能約為4噸，主要用于試點項目和行業(yè)評估，他們還在實驗室配備了一臺發(fā)電機，以供試驗臺運行。
Fraunhofer研制的原型發(fā)電機（來源：Fraunhofer）
雖然這一新技術(shù)的出現(xiàn)讓人感到振奮，但有業(yè)內(nèi)人士指出，還有一些關(guān)鍵問題亟待解答，包括鎂在膏體消耗后會發(fā)生什么變化？其是否會被回收并繼續(xù)參與之后的生產(chǎn)過程中？更重要的是，生產(chǎn)這種漿料的過程是否節(jié)能？眾所周知，燃料電池系統(tǒng)備受詬病的一點就是其未能實現(xiàn)清潔氫的高效利用，而Powerpaste的生產(chǎn)離不開熱量、壓力的消耗與相關(guān)的工業(yè)加工過程，所有這些都無一例外需要消耗大量能源，再加上儲存和運輸成本，很可能最后加總起來會發(fā)現(xiàn)，用Powerpaste存儲氫的性價比還遠(yuǎn)不如傳統(tǒng)的氣體儲罐。
事實上，任何新技術(shù)在首次推出時都不可能是盡善盡美的，研究人員勢必需要一定的時間來對其加以優(yōu)化與改善，而業(yè)界與大眾則同樣需要時間進(jìn)行深入了解乃至接納，但不可否認(rèn)的一點是，Powerpaste的出現(xiàn)的的確確為我們帶來了全新的氫能存儲與物流解決方案。
參考文獻(xiàn)：https://newatlas.com
