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作者丨江星
編輯丨劉小畫
近日，德國(guó)知名的應(yīng)用科學(xué)研究機(jī)構(gòu)弗勞恩霍夫（以下簡(jiǎn)稱Fraunhofer）研發(fā)了一種新型氫能存儲(chǔ)技術(shù)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(yùn)輸?shù)奶攸c(diǎn)，儲(chǔ)能密度達(dá)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(yuǎn)的距離，而且只需幾分鐘就能完成燃料的補(bǔ)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(chǔ)存在壓力約為700bar （10150 psi）的儲(chǔ)罐中。這些儲(chǔ)罐大且笨重，不但在很大程度上抵消了氫燃料相對(duì)于今天的鋰電池的一大關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)，即更高的能量密度，從而大大限制了這種技術(shù)路線在乘用車與商用車方面的發(fā)展速度；而且儲(chǔ)罐的過高壓力還阻礙了氫燃料技術(shù)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(shù)和先進(jìn)材料研究小組研發(fā)的Powerpaste，徹底顛覆了以往的氫能存儲(chǔ)策略，他們選擇在大氣壓下，將氫能以化學(xué)形式進(jìn)行儲(chǔ)存，并在需要時(shí)及時(shí)釋放氫提供動(dòng)力。
據(jù)介紹，要生產(chǎn)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(jié)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(tuán)隊(duì)表示，當(dāng)溫度低于250°C（482°F）以下時(shí)，Powerpaste的狀態(tài)能夠保持完全穩(wěn)定，其攜帶的能量不僅達(dá)到同等重量的鋰電池的10倍，還遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了同等重量的700 bar氫能儲(chǔ)罐。
“一輛應(yīng)用Powerpaste作為動(dòng)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(shù)的具體工作原理如下：當(dāng)需要釋放能量時(shí)，一個(gè)柱塞裝置會(huì)將漿糊擠壓進(jìn)腔體中，讓其與水發(fā)生反應(yīng)并在動(dòng)態(tài)控制下進(jìn)行氫氣釋放，為燃料電池注入能量，從而為電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)或其他設(shè)備提供動(dòng)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(yīng)產(chǎn)生的。
這樣一來，車輛的補(bǔ)能方式將變得異常簡(jiǎn)單，例如，給一輛小型摩托車補(bǔ)能時(shí)，只需要將空的Powerpaste存儲(chǔ)盒取出來，再換上一個(gè)滿盒就可以了。
Fraunhofer研究團(tuán)隊(duì)還有意將其應(yīng)用于大型無人機(jī)上，來充當(dāng)無人機(jī)額外的補(bǔ)能設(shè)備，從而幫助增加飛行時(shí)間和飛行范圍；或者作為新型補(bǔ)能方式，應(yīng)用于便攜式電器上，比如露營(yíng)用的電動(dòng)烤面包機(jī)或水壺等。
針對(duì)這種泥狀粘稠物的裝載方式，他們表示，在一些應(yīng)用中，可拆卸的存儲(chǔ)盒可能是最合適的選擇，而在燃料電池汽車、卡車、飛機(jī)及更大的應(yīng)用場(chǎng)景中，直接將Powerpaste泵入油箱相對(duì)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(yùn)輸?shù)碾y度會(huì)更小，且更易于放置與存儲(chǔ)。
據(jù)悉，目前Fraunhofer正在建設(shè)專門用來生產(chǎn)Powerpaste的工廠，預(yù)計(jì)將于今年晚些時(shí)候正式投入運(yùn)營(yíng)，年產(chǎn)能約為4噸，主要用于試點(diǎn)項(xiàng)目和行業(yè)評(píng)估，他們還在實(shí)驗(yàn)室配備了一臺(tái)發(fā)電機(jī)，以供試驗(yàn)臺(tái)運(yùn)行。
Fraunhofer研制的原型發(fā)電機(jī)（來源：Fraunhofer）
雖然這一新技術(shù)的出現(xiàn)讓人感到振奮，但有業(yè)內(nèi)人士指出，還有一些關(guān)鍵問題亟待解答，包括鎂在膏體消耗后會(huì)發(fā)生什么變化？其是否會(huì)被回收并繼續(xù)參與之后的生產(chǎn)過程中？更重要的是，生產(chǎn)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(diǎn)就是其未能實(shí)現(xiàn)清潔氫的高效利用，而Powerpaste的生產(chǎn)離不開熱量、壓力的消耗與相關(guān)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(chǔ)存和運(yùn)輸成本，很可能最后加總起來會(huì)發(fā)現(xiàn)，用Powerpaste存儲(chǔ)氫的性價(jià)比還遠(yuǎn)不如傳統(tǒng)的氣體儲(chǔ)罐。
事實(shí)上，任何新技術(shù)在首次推出時(shí)都不可能是盡善盡美的，研究人員勢(shì)必需要一定的時(shí)間來對(duì)其加以優(yōu)化與改善，而業(yè)界與大眾則同樣需要時(shí)間進(jìn)行深入了解乃至接納，但不可否認(rèn)的一點(diǎn)是，Powerpaste的出現(xiàn)的的確確為我們帶來了全新的氫能存儲(chǔ)與物流解決方案。
參考文獻(xiàn)：https://newatlas.com
