氢能—未来储能的新方式(5)

2023-05-21 来源:飞速影视
2.1.2.1 金属氢化物储氢
该技术将氢以金属氢化物形式储存于储氢合金材料中。在一定温度压力下,储氢合金与氢接触首先形成含氢固溶体(α相),随后固溶体继续与氢反应产生相变,形成金属氢化物(β相)。在加热条件下,金属氢化物放氢。早期发现的合金有LaNi5、Mg2Ni、TiFe等,随后研究者发现这类合金由一种吸氢元素A与另一种非吸氢元素B组成,两种元素分别控制储氢量与吸放氢可逆性。目前世界上已研发的储氢合金可大致分为稀土镧镍系、钛铁系、钛锆系、钒基固溶体、镁系等。
这类基于固体的储氢技术往往具有储氢密度高、储氢压力低、安全性好、放氢纯度高等优势,其体积储氢密度高于液氢。目前,国内外对储氢金属材料的研究成果不断,在部分领域已得到应用。国外固体储氢技术已在电池舰艇中得到商业应用,在分布式发电和风电制氢规模储氢中得到示范应用;国内固态储氢已在分布式发电中得到示范应用。
然而,成熟体系的金属储氢材料重量储氢率偏低,最高的TiV材料可逆储氢量为2.6 wt%。为提高重量储氢率,目前开发了配位氢化物、金属氨硼烷等新材料,但这些材料存在如吸放氢速度慢、可逆循环性能差等应用问题,仍处于实验室技术研发中。此外,储氢金属材料的成本受有色金属原料价格波动影响,成本偏高是制约发展的另一因素。
2.1.2.2 液态有机氢载体储氢
液态有机氢载体(LOHC)储氢技术基于不饱和液体有机物在催化剂作用下进行的加氢反应。常用的不饱和液体有机物有甲醇、环烷烃、N-乙基咔唑、甲苯、1,2-二氢-1,2-氮杂硼烷等。
这类技术具有较高储氢密度,在环境条件下即可储氢,安全性较高,运输方便。缺点是氢的取放不如物理储氢容易,需要配备额外的反应设备,且放氢过程往往需要加热耗能,导致成本增高。
LOHC技术在日本和欧洲发展迅速,在我国尚属于示范阶段。总部位于德国Erlangen的Hydrogenious LOHC公司一直在开发有机氢载体(LOHC)储运技术。目前,Hydrogenious公司正在德国Dormagen化学园区建造世界上最大的LOHC储氢工厂,计划2023年投产。该工厂使用二苄基甲苯为载体介质,据称该介质具有不易燃不易爆性。

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