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最高儲氫密度可達25%!石墨烯儲氫能否走出實驗室?

最高儲氫密度可達25%!石墨烯儲氫能否走出實驗室?

分類:
行業資訊
作者:
來源:
發布時間:
2021/09/09 13:11
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最高儲氫密度可達25%  

由于氫氣易燃易爆、密度小、極易擴散等特點,導致儲氫技術仍然是氫能發展的瓶頸。一般來說,傳統的鋼瓶儲存屬于常溫高壓氣態儲氫,對容器的高壓耐受性有較嚴格的要求,因此鋼瓶存儲的體積比容量和質量比容量均較低,固態儲氫方式的能量密度一般都會高過鋼瓶存儲,但也有原材料成本高、原材料“氫脆”導致復用性不佳等問題。梧桐樹投資經理李博洋認為,純凈的石墨烯雖然具有大比表面積,但其反應活性較低,不足以促進氫的離解和后續的吸附,因此,純凈石墨烯的儲氫性能有限。而張錦英教授的儲氫方式為金屬基石墨烯復合材料儲氫,是在原有金屬氫化物儲氫的基礎上,利用石墨烯表面金屬修飾、雜原子摻雜等方法,實現了安全、穩定。  

記者聯系張錦英教授得知,該方法的石墨烯界面納米閥結構能有效隔絕水氧,杜絕氫氣自發泄漏,提高材料的儲運安全性,避免了使用笨重的高壓金屬罐或者添加額外的保護裝置來進行運輸,極大地提高了材料便攜性和系統儲氫密度,其最高儲氫密度能達到25%,超過了現有的所有儲氫方式的儲氫量。
    可解決低溫困擾  

一位不愿具名的氫能企業人士認為,張錦英教授的石墨烯界面納米閥固態儲氫材料,克服了穩定釋放、低溫釋放氫氣等難題。簡單來說,此項技術的原材料是高活性輕金屬氧化物,通過非催化動力學調控機制建立起能夠有效隔絕水氧、解決氫氣自發泄漏、便攜的石墨烯界面納米閥結構,以實現儲氫材料安全、穩定釋放氫氣。上述人士作出進一步解釋:“就是將石墨烯良好的包覆性能運用在氫能儲存上面,通過控制對石墨烯的包覆,調節它的速度快慢,來達到有序地釋放氫氣。除此之外,石墨烯界面納米閥固態儲氫材料可以在低溫環境中穩定工作。”  李博洋提出,石墨烯二維結構擁有熱力學上的穩定性,對氫的吸附能力有限,金屬基儲氫材料的釋氣難點主要在金屬氫化物上。帶有石墨烯涂覆層的儲氫材料在釋氣速度上優于一般金屬基儲氫材料,同時,從低溫釋氣的對照試驗上也可以看出石墨烯表面結構對釋氣的動力學推動作用。“張錦英教授的方法,對中、低溫儲氫材料釋氣速度作出了較大貢獻,可以拓展燃料電池極端溫度下的應用場景,其穩定高效的釋氣方式將繼續推動燃料電池進行結構創新。”李博洋表示。 

仍處于小試中試環節  

李博洋告訴記者,在張錦英教授的方案中,石墨烯只是作為表面涂層材料,其實際質量和金屬材料間仍有幾個量級的差距。目前,工業上宏量制備大尺寸石墨烯的成本仍不樂觀,但相比于目前在高端3C產品上應用的石墨烯導熱片,儲氫材料的石墨烯對其表面微觀形貌要求較低,且一定程度的結構缺陷反而有利于儲氫。“相信未來,隨著石墨烯材料在下游市場應用條件成熟,將為其商業化規模化應用提供驅動力。”李博洋表示。  

不過,也有多位專家提出了疑問——“這應該是20年后的技術,我個人認為氫氣儲運的技術路線還是應該多借鑒天然氣”“張錦英教授的技術太前沿了,機理我不是很清楚,但是回想當年石墨烯電池也曾一度引起了轟動”“核心的指標未顯示,應該更加偏重于技術研究,估計還在研發的初級階段,是否實現商業化推廣,還需以后再看”……對此,張錦英教授表示,受資金影響,目前該項目技術仍處于小試中試環節,就現在的材料而言,如果不能形成一個閉環,價格偏高,但整體運行起來后,價格就會降下來。

 

文章來源:中國能源報,作者:韓逸飛

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