新突破!西安交大团队让“终极能源”变为可能

通过石墨烯在每一个小颗粒的表面,给它这种均匀表面包覆低层这种石墨烯,让它变得稳定下来。然后在释放的时候,因为石墨烯跟石墨烯之间的间隔可以慢慢反应,所以这样放出来变得可控了。所以我们可以通过控制石墨烯的包覆,这种工艺来控制(氢气)的释放速度,所以这个就保证了氢气能百分百释放出来,而且是有序地释放,然后再利用它密度高的特点。在这种情况下,运输一百公斤的材料,我们到目的地把它加水释放出来,可以释放25公斤的氢气,这样成本就降低了。

大家都知道,氢能源可以满足资源、环境、可持续发展的要求,它热值较高、储量丰富、清洁无污染、然而氢的储存和运输却一直限制着氢能源的用武之地,不过最近,一直以来的储氢难题得到了突破。

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众所周知,氢气,是一种无色透明、无臭无味且难溶于水的气体,具有易燃易爆、密度小、极易扩散的特点,所以导致储存非常难。

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西安交通大学电气科学与技术研究院教授张锦英:“氢气很轻,大家都知道,一摩尔的氢气只有两克 是22.4升,所以它的密度非常小,是0.089克每升。所以这种情况下储存的话,可能需要一个特别的大的体积,22.4升只能储存两克,所以如果以这种常温常压的情况下运输,可能100公斤只能储存几克氢气,这样成本就非常高。”

也正是因为氢气的这些特性,所以储氢技术仍然是氢能发展的瓶颈所在。目前现有的储氢方式主要有低温液氢、高压储氢和固态储氢。

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西安交通大学电气科学与技术研究院教授张锦英:“我们都知道低温的能耗特别大,成本特别高,然后高压的情况下,就又存在一个问题,加氢站建在哪里 ,还有就是这个氢气从哪里运过来。我们运氢的地方和产氢的地方不是同一个,所以这个运输如果距离特别高的话,氢的储运就成为一个特别大的难题。”

为了攻克储氢难题,从2018年开始,张教授和她的团队开始在固态储氢方面下功夫,虽然这样的储氢方法算是常见,但它存在密度低、运输成本高的缺陷。

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西安交通大学电气科学与技术研究院教授张锦英:“我们就选用常规认为是不可能使用的,就是用活性的特别高的金属氰化物。因为这些东西一碰到水,就会瞬间爆炸式地把氢气释放出来,所以我们选择的就是我们来控制,通过石墨烯在每一个小颗粒的表面,给它这种均匀表面包覆低层这种石墨烯,让它变得稳定下来。然后在释放的时候,因为石墨烯跟石墨烯之间的间隔可以慢慢反应,所以这样放出来变得可控了。所以我们可以通过控制石墨烯的包覆,这种工艺来控制(氢气)的释放速度,所以这个就保证了氢气能百分百释放出来,而且是有序地释放,然后再利用它密度高的特点。在这种情况下,运输一百公斤的材料,我们到目的地把它加水释放出来,可以释放25公斤的氢气,这样成本就降低了。”

除此之外,这样的储氢方式还可以突破温度的局限性,在零下40℃到100℃范围内仍然可以稳定工作。三年的时间,张教授团队攻坚克难,实现储氢材料安全、可控、稳定释氢。当提及整个过程的艰辛时,张教授说,这并不算什么。

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西安交通大学电气科学与技术研究院教授张锦英:“我喜欢专注做一件事,定一个目标,没完成,饭都不想吃。从小就这样的性格,碰到问题就解决它,错了再找新的方法 。反正做科研大家都是这样的,我们做科研的不知道算不算投入,就喜欢呆在这边,事情没做完就要待在这边,我就住在这了。没有想到说是个人时间还是工作时间,目的就是把事情做好。”

目前张教授团队正在进行基于新型储氢技术的便携式氢能电源、无人机、氢能源电动车等产品的设计和开发,未来带给我们的便利将无限可期。

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