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瑞士聯(lián)邦理工學(xué)院（EPLE）的科學(xué)家開發(fā)了一種新系統(tǒng)，解決了能源轉(zhuǎn)型的兩個(gè)首要任務(wù):清潔的氫生產(chǎn)和大規(guī)模的能源儲(chǔ)存。他們的技術(shù)在交通運(yùn)輸方面尤其有用。
隨著包括瑞士在內(nèi)的世界各國(guó)加緊努力應(yīng)對(duì)氣候變化，尋找化石燃料的替代品，并實(shí)現(xiàn)政府設(shè)定的能源轉(zhuǎn)型目標(biāo)，對(duì)可靠的可再生能源的需求正在迅速增長(zhǎng)。但是，在找到一種大規(guī)模存儲(chǔ)可再生能源的方法之前，無(wú)法將其有效地納入電網(wǎng)。
EPFL物理與分析電化學(xué)實(shí)驗(yàn)室(LEPA)的博士生Danick Reynard說(shuō):“大多數(shù)形式的可再生能源都依賴于天氣條件，這導(dǎo)致它們提供的電力有很大的波動(dòng)。”“但電網(wǎng)的設(shè)計(jì)并不能應(yīng)對(duì)這種波動(dòng)?！睙o(wú)論天氣如何，氫氣都能持續(xù)提供能源，因此備受關(guān)注。
幾年來(lái)，LEPA的科學(xué)家們一直在研究清潔氫生產(chǎn)和能源儲(chǔ)存的雙重挑戰(zhàn)。他們剛剛公布了一個(gè)新系統(tǒng)，該系統(tǒng)將傳統(tǒng)的氧化還原流電池(目前最具前景的大規(guī)模固定能量存儲(chǔ)方法之一)與催化反應(yīng)器結(jié)合在一起，催化反應(yīng)器可以從流經(jīng)電池的流體中產(chǎn)生清潔的氫。LEPA系統(tǒng)與傳統(tǒng)系統(tǒng)一樣高效，但提供了更大的靈活性和能量存儲(chǔ)能力。它還能以更低的成本生產(chǎn)清潔的氫氣。
氧化還原液流電池是最有希望的儲(chǔ)能電池
氧化還原液流電池由兩個(gè)槽組成，槽間用電化學(xué)電池隔開。兩種高度導(dǎo)電的電解液——一種帶正電荷，一種帶負(fù)電荷——在罐子和電池之間循環(huán)，引發(fā)電子交換的化學(xué)反應(yīng)。這些電池以電化學(xué)形式儲(chǔ)存能量，就像智能手機(jī)中使用的鋰離子電池一樣，但壽命更長(zhǎng)，具有靈活的能量產(chǎn)生和存儲(chǔ)能力，這意味著它們可以快速響應(yīng)電力供需波動(dòng)。
為了創(chuàng)造他們的系統(tǒng)，科學(xué)家采用了傳統(tǒng)的氧化還原液流電池，并通過添加兩個(gè)催化反應(yīng)器來(lái)增強(qiáng)它。這些反應(yīng)器從罐內(nèi)循環(huán)的流體中產(chǎn)生氫氣。雷納德說(shuō):“氫是通過催化過程產(chǎn)生的，該過程使用電池的能量將水分子分解成氫和氧兩種成分。”“但只有在充電的能量是可再生的情況下，這種氫才能被認(rèn)為是清潔的?！?/span>
清潔，純凈的氫氣，增強(qiáng)和靈活的儲(chǔ)存能力。
LEPA的技術(shù)在氫氣生產(chǎn)和能源儲(chǔ)存方面都有一些優(yōu)勢(shì)。使用傳統(tǒng)的氧化還原液流電池，一旦充滿電，它們就無(wú)法儲(chǔ)存更多的能量?！叭欢谖覀兊南到y(tǒng)中，一旦電池充滿電，它可以將液體放電到外部反應(yīng)堆中。它們反過來(lái)產(chǎn)生氫氣，可以儲(chǔ)存和使用，釋放電池本身的存儲(chǔ)空間，”Reynard說(shuō)。
LEPA系統(tǒng)生產(chǎn)的氫是純的，只需要干燥和壓縮以獲得最佳儲(chǔ)存。這種系統(tǒng)也比傳統(tǒng)的更安全，因?yàn)樗欠珠_產(chǎn)生氧氣和氫氣而不是同時(shí)產(chǎn)生，所以爆炸的風(fēng)險(xiǎn)更小。
氫燃料汽車充電站的未來(lái)?
LEPA的技術(shù)在交通運(yùn)輸領(lǐng)域尤其有用。隨著越來(lái)越多的司機(jī)采用電動(dòng)汽車，對(duì)電力和清潔氫的需求將會(huì)飆升。為這些車輛充電會(huì)給電網(wǎng)帶來(lái)壓力，并造成電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商難以規(guī)劃的負(fù)荷峰值。雷納德說(shuō):“根據(jù)瑞士聯(lián)邦能源辦公室2020年的數(shù)據(jù)，交通部門占瑞士能源消耗的33%左右?！薄拔覀兊碾姵?，除了生產(chǎn)氫氣，還可以作為緩沖，平滑需求的峰值?！?/span>
摘譯自：MIRAGE
