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作者丨江星
編輯丨劉小畫
近日，德國知名的應用科學研究機構弗勞恩霍夫（以下簡稱Fraunhofer）研發(fā)了一種新型氫能存儲技術Powerpaste，這是一種基于鎂的灰泥狀粘稠物，具有清潔、高密度、安全及易于運輸的特點，儲能密度達到鋰電池的10倍，能讓氫燃料電池汽車比傳統(tǒng)的燃油汽車行駛更遠的距離，而且只需幾分鐘就能完成燃料的補給工作。
灰泥狀粘稠物Powerpaste（來源：Fraunhofer）
通常情況下，氫燃料電池汽車是以氣體形式攜帶氫，并將其儲存在壓力約為700bar （10150 psi）的儲罐中。這些儲罐大且笨重，不但在很大程度上抵消了氫燃料相對于今天的鋰電池的一大關鍵優(yōu)勢，即更高的能量密度，從而大大限制了這種技術路線在乘用車與商用車方面的發(fā)展速度；而且儲罐的過高壓力還阻礙了氫燃料技術在摩托車和小型摩托車等兩輪車上的推廣。
而Fraunhofer研究所下屬的制造技術和先進材料研究小組研發(fā)的Powerpaste，徹底顛覆了以往的氫能存儲策略，他們選擇在大氣壓下，將氫能以化學形式進行儲存，并在需要時及時釋放氫提供動力。
據介紹，要生產這種膏體，需要在大約350°C（662°F）、5到6倍的大氣壓條件下，將鎂與氫結合形成氫氧化鎂，最后再加入酯和金屬鹽形成一種可以裝入盒中的灰色粘性粘稠物。
該團隊表示，當溫度低于250°C（482°F）以下時，Powerpaste的狀態(tài)能夠保持完全穩(wěn)定，其攜帶的能量不僅達到同等重量的鋰電池的10倍，還遠遠超過了同等重量的700 bar氫能儲罐。
“一輛應用Powerpaste作為動力系統(tǒng)的汽車，其續(xù)航里程不僅能夠與燃油車媲美，甚至還能超過燃油車?！毖芯咳藛T自信地說道。
該技術的具體工作原理如下：當需要釋放能量時，一個柱塞裝置會將漿糊擠壓進腔體中，讓其與水發(fā)生反應并在動態(tài)控制下進行氫氣釋放，為燃料電池注入能量，從而為電動汽車動力系統(tǒng)或其他設備提供動力。這種糊狀物的較高能量密度正是在于此——它釋放的氫能中有一半是與水反應產生的。
這樣一來，車輛的補能方式將變得異常簡單，例如，給一輛小型摩托車補能時，只需要將空的Powerpaste存儲盒取出來，再換上一個滿盒就可以了。
Fraunhofer研究團隊還有意將其應用于大型無人機上，來充當無人機額外的補能設備，從而幫助增加飛行時間和飛行范圍；或者作為新型補能方式，應用于便攜式電器上，比如露營用的電動烤面包機或水壺等。
針對這種泥狀粘稠物的裝載方式，他們表示，在一些應用中，可拆卸的存儲盒可能是最合適的選擇，而在燃料電池汽車、卡車、飛機及更大的應用場景中，直接將Powerpaste泵入油箱相對更便捷。從邏輯上講，相比一般的氣態(tài)或者液態(tài)氫，固態(tài)氫運輸的難度會更小，且更易于放置與存儲。
據悉，目前Fraunhofer正在建設專門用來生產Powerpaste的工廠，預計將于今年晚些時候正式投入運營，年產能約為4噸，主要用于試點項目和行業(yè)評估，他們還在實驗室配備了一臺發(fā)電機，以供試驗臺運行。
Fraunhofer研制的原型發(fā)電機（來源：Fraunhofer）
雖然這一新技術的出現讓人感到振奮，但有業(yè)內人士指出，還有一些關鍵問題亟待解答，包括鎂在膏體消耗后會發(fā)生什么變化？其是否會被回收并繼續(xù)參與之后的生產過程中？更重要的是，生產這種漿料的過程是否節(jié)能？眾所周知，燃料電池系統(tǒng)備受詬病的一點就是其未能實現清潔氫的高效利用，而Powerpaste的生產離不開熱量、壓力的消耗與相關的工業(yè)加工過程，所有這些都無一例外需要消耗大量能源，再加上儲存和運輸成本，很可能最后加總起來會發(fā)現，用Powerpaste存儲氫的性價比還遠不如傳統(tǒng)的氣體儲罐。
事實上，任何新技術在首次推出時都不可能是盡善盡美的，研究人員勢必需要一定的時間來對其加以優(yōu)化與改善，而業(yè)界與大眾則同樣需要時間進行深入了解乃至接納，但不可否認的一點是，Powerpaste的出現的的確確為我們帶來了全新的氫能存儲與物流解決方案。
參考文獻：https://newatlas.com
