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甲醇储氢:常温常压高能量密度低成本
发表于:2019-01-30
来源:能源网|作者:匿名

氢能被称为21世纪最高效清洁的能源,燃料电池是氢能广泛利用的最高效技术。然而,市场上尚未实现氢能大规模应用,主要瓶颈在于氢气的存储与运输导致无法获得低成本、安全的氢气。

衡量氢气存储技术好坏的依据包括有储氢成本、储氢密度和安全性等几方面。此前,各国专家曾发明多种氢能储存方式,包括高压储氢、液化储氢、物理吸附储氢、液态有机化合物储氢、金属氢化物储氢等,均存在不同程度缺陷,致储氢含量低,成本高,稳定性、循环性和安全性能不足。

高压储氢:氢质量含量1~5.8wt%,压力为35/45/70/90MPa,目前已经商业化。对于氢能汽车中的高压储罐,一般有35Mpa和70Mpa两种,采用碳纤维复合材料组成铝内胆外面缠绕碳纤维材料。日本通过将减少碳纤维强化树脂的用量,使重量效率比原来提高了20%,储氢重量密度达到了5.7wt%。

液化储氢:氢质量含量>5wt%,将纯氢冷却至-253℃储存,超低温消耗能量大,成本高,优势在于储氢密度高,多用于航天、军工领域。

固态吸附储氢:氢质量含量5.3~9wt%,使用以碳材料为主进行物理储氢,环境为77k、4MPa,纳米碳材料储氢性能好,还处于实验阶段。

液态有机化合物储氢:氢质量含量6~8wt%,常温常压,储氢容量大,目前还处于实验阶段。

金属氢化物储氢:氢质量含量1.4~3.6wt%,常温常压,安全性好,但是储氢合金存在易粉化、能量衰减和变质,目前还处于实验阶段。

自然储氢:包括水储氢、甲醇储氢等。其中,水储氢的氢质量含量为11.1wt%,常温常压,能量比度高,成本高,以电解水制氢为主。甲醇储氢的氢质量含量为12.5wt%,常温常压,能量密度高,低成本,大规模甲醇制氢技术早已实现商业化,微型化甲醇制氢技术已实现突破,商业化价值极高。

甲醇(CH3OH)是自然界中最佳的储氢介质,其来源广泛,成本低,除了可以通过传统化石能源获得,还可以通过太阳能、风能、生物质等可再生能源获得。甲醇作为液体储存和运输的安全性和便捷性都是得天独厚的,其储氢重量密度高达12.5wt%,常温常压下的甲醇储氢要明显优于液化(多级压缩且冷却能耗巨大)、高压(安全性无法保证)和其他储氢技术。

甲醇作为燃料电池的氢源的微型化能量转化设备早已被向华博士及其团队在“水基能源向华理论”、“动氢理念”的指导下成功攻克,该团队率先在国内实现小型可移动甲醇水制氢和燃料电池发电高效集成的一体机(即水氢机)的研发和生产。

水氢机是采用催化重整及纯化多项技术从甲醇水中获得高纯氢,通过质子膜系统产生电、热等多种能源的装置,具有成本低、寿命长,操作简单,高效节能,静音简洁,来料方便,安全环保等特点。它实现了在同一小型化装置内进行分布式制氢和发电的目标,避免氢气的压储运卸,为氢能的广泛应用打开了大门,解决了安全问题,解决了重大加氢基础设施的重大投资问题。

通过对各种储氢方式对比分析可以得出一个很有意思的结论:人们费尽心思的去寻找最安全、最便捷、低成本的制氢储氢方式,却没有高度重视大自然的馈赠。

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