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石墨烯储氢能走出实验室吗?

日期:2022-10-21    来源:中国能源报

国际氢能网

2022
10/21
14:20
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关键词: 石墨烯储氢 氢气储运 储氢材料

如何更好地储存和利用氢能是业界关注的焦点,传统的氢气储运主要通过高压气态法或低温液态法实现。高压气态法对容器质量要求高,易造成氢气泄漏,安全性低。低温液体法要求氢气冷却到-200摄氏度以下,价格昂贵,经济性差,应用范围小。

8月8日,西安交通大学电气学院张锦英教授团队研制出石墨烯界面纳米阀固态储氢材料,声称以高活性轻金属氢化物为原料,实现储氢材料通过界面纳米阀的非催化动力学控制机制,实现安全、可控、稳定地释放氢气。不过,业内也有不少疑虑。

最高储氢密度可达25%

由于氢气易燃、易爆、密度低、极易扩散,储氢技术仍是氢能发展的瓶颈。

一般来说,传统钢瓶储氢属于常温高压气态储氢,对容器的耐高压性有严格的要求。因此,钢瓶储罐的体积比容量和质量比容量均较低。固态储氢的能量密度普遍高于钢瓶储氢,但也存在原材料成本高、原材料“氢脆”导致可重复使用性差等问题。

梧桐树投资经理李博洋认为,纯石墨烯虽然具有大比表面积大,但反应活性低,不足以促进氢解离和后续吸附。因此,纯石墨烯的储氢性能有限,而张锦英教授的储氢方法是金属基石墨烯复合储氢,它是在原有的金属氢化物储氢基础上,利用石墨烯表面金属修饰、杂原子掺杂等方法实现安全稳定。

记者联系了张锦英教授,了解到该方法的石墨烯界面纳米阀结构可以有效隔离水氧,防止自发氢泄漏,提高材料储运安全性,避免使用笨重的高压金属罐或增加额外的保护装置。运输大大提高了材料的便携性和系统的储氢密度,最大储氢密度可达25%,超过了现有所有储氢方法的储氢能力。

可以解决低温问题

一家不愿透露姓名的氢能公司认为,张锦英教授的石墨烯界面纳米阀固体储氢材料克服了氢的稳定释放和低温释放的问题。

简单来说,这项技术的原材料是一种高活性的轻金属氧化物。通过非催化动力学调节机制,建立了可有效隔离水氧、解决氢气自发泄漏的便携式石墨烯界面纳米阀结构,实现储氢材料。安全稳定地释放氢气。上述人士进一步解释说:“就是利用石墨烯良好的涂层性能进行储氢,通过控制石墨烯的涂层和调节其速度,实现氢气的有序释放。除此之外,石墨烯界面纳米阀固态储氢材料可以在低温环境下稳定工作。”

李博洋提出石墨烯的二维结构具有热力学稳定性和有限的氢吸附能力。金属基储氢材料的释气难点主要在于金属氢化物。具有石墨烯涂层的储氢材料在脱气率方面优于一般金属基储氢材料。同时,从低温脱气控制实验中可以看出,石墨烯表面结构促进了释气动力学。

”张锦英教授的方法对中低温储氢材料的释气率做出了很大贡献,可以拓展燃料电池在极端温度下的应用场景。其稳定高效的释气方法将继续推动燃料结构创新细胞。”李博洋说。

还在小测试中

李博洋告诉记者,在张锦英教授的计划中,石墨烯只是作为表面涂层材料,其实际质量与金属材料还有几个数量级的差距。目前,行业内大规模制备石墨烯的成本仍不容乐观。但是,与目前高端3C产品使用的石墨烯导热片相比,储氢材料的石墨烯对其表面微观形貌的要求较低。并且一定程度的结构缺陷有利于储氢。

“相信未来,随着石墨烯材料在下游市场的应用条件成熟,将为它的商业化和规模化应用提供动力。”李博洋说。

不过,也有不少专家提出质疑——“这应该是20年后的技术,我个人认为氢储运的技术路线还是应该多向天然气学习。”“但回想起来,石墨烯电池曾一度引起轰动”,核心指标未展示,应该更注重技术研究。估计目前还处于研发初期。能否实现商业化,我们需要稍后再看”……对此,张锦英教授表示,由于资金的影响,该项目的技术还处于中试阶段。就目前而言材料方面,如果不能形成闭环,价格会高,但整体运行后,价格会下跌。


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