氫氣儲存

開發安全、可靠、緊湊和具有成本效益的儲氫技術是技術含量最高的技術之一。氫作為一種能源的使用與傳統競爭車輛，氫動力汽車必須能夠在填充之間行駛300英里以上。這是一個具有挑戰性的目標，因為氫具有物理特性這使得很難大量儲存數量而不占用大量空間量。

 

在何處以及如何儲存氫氣？

 

車輛和氫氣生產場地、加氫站和固定電源場地需要儲氫。

 

可能的儲存氫氣的方法包括：

• 壓縮的物理存儲高壓罐中的氫氣（最高700巴）；
• 低溫氫氣的物理儲存（在壓力下冷卻至-253°C

6-350巴）；

• 儲存在先進材料中—在結構內或表面上某些材料，以及化合物的形式發生化學反應釋放氫氣。

挑戰的內容？

 

氫的能量含量很高按重量計算（大約是汽油的三倍），但它的能量非常低體積含量（液氫為大約是汽油的四倍）。這使氫的儲存成為一個挑戰，特別是在尺寸和重量范圍內。輕型燃料電池汽車將搭載大約4-10千克氫氣板（取決于尺寸和類型車輛的），以允許行駛里程超過300英里，這通常是被視公眾接受為廣泛使用的最小值。駕駛員還必須能夠以相當的速度加油到今天加油的速度車輛。

 

使用當前可用的高壓儲罐儲存技術，放置船上充足的氫氣一輛提供300英里行駛里程的汽車需要一個非常大的儲罐—比普通汽車的后備箱還大。除了損失貨艙，也會有增加了儲罐的重量，可以降低燃油經濟性。低成本材料和儲氫組件需要系統，以及低成本、大批量的制造方法這些材料和組件。

 

研究方向

減少我們對外國的依賴運輸用石油是使用氫作為一種能量形式。因此儲氫研究，主要專注于技術以及在車輛上使用的系統。政府、行業和學術界正在努力改進電流的重量、體積和成本儲氫系統，以及識別和開發新技術可以實現類似的性能，在與汽油燃料儲存成本相似系統。

 

壓縮氣體和液體

傳統的壓縮氫氣罐比輕型汽車最終需要的要大得多，也重得多。研究人員正在評估輕質、安全的復合材料，這些材料可以減少壓縮氣體儲存系統的重量和體積。液化氫比氣態氫密度更大，因此在給定體積下它含有更多的能量。類似尺寸的液氫罐可以比壓縮氣罐儲存更多的氫氣，但液化氫氣需要能量。然而，防止氫氣損失所需的罐絕緣增加了液氫罐的重量、體積和成本。研究人員還在研究一種混合罐的概念，該概念可以在低溫條件下（冷卻至-120至-196°C左右）儲存高壓氫氣——這些“低溫壓縮”罐可以實現相對較輕的重量，更緊湊的存儲空間。如今，汽車和卡車中使用的汽油罐被認為是合適的，并最大限度地利用了可用的車輛空間。研究人員正在評估適形高壓儲氫罐的概念，作為圓柱形罐的替代品，圓柱形罐在車輛中包裝不好。

 

基于材料的存儲

與化合物（或潛在存儲材料）中的其他元素緊密結合的氫原子或分子可以使得在聚合物電解質膜（PEM-polymer electrolyte membrane）燃料電池的實際操作邊界內的條件下以較小體積存儲更大量的氫成為可能?？茖W家們正在研究幾種不同的材料，包括金屬氫化物、吸附性材料和化學氫化物，此外還發現了具有良好儲氫性能的新材料。材料中的儲氫前景廣闊，但還需要進行更多的研究，以更好地了解實際操作條件下材料中儲氫的機制，并克服與容量、氫的吸收和釋放（即動力學）、加氫過程中的熱量、成本和生命周期影響。

注：資料來源互聯網。