200多年前，英国化学家卡文迪许发现了氢气。其时人们就发现氢是一种能量密度很高的清洁可再生动力，但其特别性质导致难以常温常压贮存，泄漏后有爆破危险，安全储运方法的缺乏使氢能使用叫好不叫座。

    最近，储氢方法有了新的打破。一种以固态储氢为氢源的助力和全电二轮车在江苏研发成功，其安全高效的储氢手法破解储运和使用难题，在工业、交通范畴发挥重要作用;一旦处理推广难题，固态储氢将在未来动力格式中扮演重要角色。

    氢能储运

    面对安全和本钱应战

    化学元素氢，其原子在元素周期表中最小，也是最轻的元素。它无色无味，在宇宙中含量最多，大约占有宇宙质量的75%。

    “咱们现在所使用的动力都与碳有关，但氢能在未来将占有举足轻重的地位。”江苏省工业技能研究院集萃先进动力资料与使用技能研究所所长周少雄博士告知《科技周刊》记者，氢在地球自然界中散布很广，它可以由水制取，也可以经过太阳能、风能等可再生动力取得，被认为是理想的动力或动力载体。

    当前，我国正面对动力安全和碳排放两大应战，动力结构亟待向低碳、清洁、智能化的方向转型。氢能除了使用于燃料电池轿车，还可使用于发电、工业及其修建等范畴，因而，将氢能归入我国整个动力体系备受关注。

    “氢能的使用包含制备、储运、使用3个环节，第一步和第三步都处理了，而第二步安全储运是氢能使用的要害环节。”周少雄介绍说，氢通常以气态形式存在，且易燃、易爆、易扩散，这就给氢的安全贮存和运送带来了很大的困难。

    现在，氢气的储运首要分为气态、液态和固态3种方法。气态储氢较为常见，可分为低压和高压两种。在商业区卖气球的小贩，会随身带着一个钢瓶，这就是低压储氢罐。而我国常见的高压气态储氢气压到达35兆帕，这就对压力容器提出了极高要求，现在高压储氢罐选用碳纤维制造，本钱极高且要耗费较大的动力进行紧缩。

    “当然，氢气也可以以液态方法存在，可将氢气紧缩冷却完成液态贮存，但本钱巨大，要耗费很多的能量，使用特别的容器，只要在火箭发动机等不计本钱的场景中使用。”周少雄表明，氢能发现至今叫好不叫座的原因在于运送本钱的考量，因而开发新式低压高效的储氢技能至关重要，他们发现，发展固态储氢技能是一条“阳关大道”。

    合金资料打破

    引发储氢技能革新

    “固态储氢相关于高压气态和液态储氢，具有体积储氢密度高、工作压力低、安全功能好等优势。”周少雄介绍，固态储氢是未来高密度贮存和安全氢能使用的发展方向。固态贮存需求用到储氢资料，现在技能较为老练的储氢资料首要是金属合金。

    金属合金和储氢有啥联系?在先进动力资料与使用技能研究所，记者看到一辆电动自行车。这辆自行车没有电瓶，但身上有两个细巧的氢气罐，里边装满了合金粉末，即便管子破损也不会产生高压，2个小罐储藏的氢能能供自行车行驶120公里，氢气用完后更换氢气罐即可。

    “某些金属或合金与氢反响后以金属氢化物形式吸氢，生成的金属氢化物加热后开释出氢气，咱们使用这一特性有用储氢。”周少雄解说说，储氢合金一般由两部分组成，一部分为吸氢元素或与氢有很强亲和力的元素，它操控着储氢量的多少，是组成储氢合金的要害元素，首要包含钛、镁等;另一部分是吸氢量小或根本不吸氢的元素，常见的有铁、镍等。

    这些合金资料与氢气在低温的条件下发生化学反响，氢气在其外表分解为氢原子。合金资料内部有很多细微的晶格，氢原子扩散进入到晶格内部空隙中，形成金属氢化物。想要把氢原子“开释”出来也很简单，只需施加一定热量，储氢资料就可以分出氢气。

    周少雄告知记者，现在他们开发的低温固态储氢资料可以存储其体积上百倍的氢气，因而其储氢密度比液氢还高。这些合金资料功能十分稳定，不会燃烧爆破，可逆性好，重复使用不低于5000次，其综合本钱已迫临锂电池。

    近年来，世界各国在固态储氢使用和新式储氢资料的研发上取得了许多发展，老练的储氢资料已在热电联供、储能、车载燃料电池氢源体系等多个范畴得到使用，德国一家公司乃至将固态储氢体系用于燃料电池潜艇中。周少雄介绍，研究所最新研制的含镁储氢资料，贮存容量可达每立方米110千克，远超美国动力局提出的储氢“终极目标”，在国际上领先。

    不过，他也坦言，制约固态储氢技能使用的一点是放氢温度要求过高，需求到达250℃以上。为处理固态储氢需求高温环境的问题，现在，国内外专家学者正经过各种方法来调控其热力学、动力学和循环寿数功能，尝试添加催化剂，降低其氢能充放过程中所需的环境温度，希望可以提前完成商用。

    固态储氢罐

    或将像干电池一样到处可见

    氢能使用问题的中心在于本钱最优，那么固态储氢是否在本钱上有优势呢?周少雄解说，低温固态储氢资料技能老练，本钱可控，整套装置悉数完成国产化，无需政府补助也可以完成商业化使用。

    以研究所开发的固态储氢为氢源的百瓦级氢燃料电池发电体系为例，只需55克氢气就能驱动自行车行驶80公里，而这55克氢气就贮存在一个一般矿泉水瓶大小的罐子里，储氢压力仅相当于一般气球。

    现在固态储氢资料特别是镁基储氢合金，由于具有高的质量，储氢密度适合于氢储运，为固态储氢技能处理高安全经济的“储运”和“为避免‘储用’卡脖子提供了优选方案”。周少雄表明，但镁基储氢合金放氢温度高，需求处理热源问题，我国“十四五”期间经过科技攻关，预期可以完成固态储氢技能在氢储运方面的使用。另外，固态储氢可以将涣散的工业副产氢简便、安全、低本钱地储集起来，节省了高昂的运送费用和工业副产氢的使用率。

    周少雄表明，固态储氢即储氢合金技能使用很广，如电化学储氢、储氢装置、氢紧缩机、热办理、氢别离、纯化、催化、医学、农业等方面，我们熟知的就是作为燃料电池的氢源。

    在工业方面，氢冶金关于氢的用量方面十分大，在交通范畴方面，随着燃料电池技能的打破及国产化，会在轿车、船舶、轨道交通、叉车、摩托车、自行车完成工业化，走向千家万户。

    《科技周刊》记者了解到，现在，我国固态储氢使用已取得了较大发展。固态车储氢体系已成功使用于燃料电池客车中，不需高压加氢站，15分钟左右即可充满氢，已累计运行1.5万公里。在重货车范畴今年开宣布一台4.5吨固态储氢燃料电池冷藏车，作为通信基站备用电源，可继续运行16小时以上。

    周少雄大胆预言：“固态储氢罐可以做成像干电池一样的产品，未来可在便利店或超市到处购买，也可以将使用完的氢动力空瓶放置存储箱，由快递员每日更换。”在他看来，固态储氢技能推广后，氢能的使用不限制在燃料电池轿车，还包含氢能发电、工业使用及修建使用等，还可以与数字化技能结合，让以固态储氢为氢源的氢燃料电池动力体系在无人驾驶、深海装备等许多范畴发挥重要作用。来源：新华日报
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