甲醇儲氫:常溫常壓高能量密度低成本

氫能被稱為21世紀最高效清潔的能源,燃料電池是氫能廣泛利用的最高效技術。然而,市場上尚未實現氫能大規模應用,主要瓶頸在於氫氣的存儲與運輸導致無法獲得低成本、安全的氫氣。

衡量氫氣存儲技術好壞的依據包括有儲氫成本、儲氫密度和安全性等幾方面。此前,各國專家曾發明多種氫能儲存方式,包括高壓儲氫、液化儲氫、物理吸附儲氫、液態有機化合物儲氫、金屬氫化物儲氫等,均存在不同程度缺陷,致儲氫含量低,成本高,穩定性、循環性和安全性能不足。

高壓儲氫:氫質量含量1~5.8wt%,壓力為35/45/70/90MPa,目前已經商業化。對於氫能汽車中的高壓儲罐,一般有35Mpa和70Mpa兩種,採用碳纖維複合材料組成鋁內膽外面纏繞碳纖維材料。日本通過將減少碳纖維強化樹脂的用量,使重量效率比原來提高了20%,儲氫重量密度達到了5.7wt%。

液化儲氫氫質量含量>5wt%,將純氫冷卻至-253℃儲存,超低溫消耗能量大,成本高,優勢在於儲氫密度高,多用於航天、軍工領域。

固態吸附儲氫:氫質量含量5.3~9wt%,使用以碳材料為主進行物理儲氫,環境為77k、4MPa,納米碳材料儲氫性能好,還處於實驗階段。

液態有機化合物儲氫:氫質量含量6~8wt%,常溫常壓,儲氫容量大,目前還處於實驗階段。

【高能分享】儲氫技術迴歸 |甲醇儲氫:常溫常壓高能量密度低成本

金屬氫化物儲氫氫質量含量1.4~3.6wt%,常溫常壓,安全性好,但是儲氫合金存在易粉化、能量衰減和變質,目前還處於實驗階段。

自然儲氫:包括水儲氫、甲醇儲氫等。其中,水儲氫的氫質量含量為11.1wt%,常溫常壓,能量比度高,成本高,以電解水制氫為主。甲醇儲氫的氫質量含量為12.5wt%,常溫常壓,能量密度高,低成本,大規模甲醇制氫技術早已實現商業化,微型化甲醇制氫技術已實現突破,商業化價值極高。

甲醇(CH3OH)是自然界中最佳的儲氫介質,其來源廣泛,成本低,除了可以通過傳統化石能源獲得,還可以通過太陽能、風能、生物質等可再生能源獲得。甲醇作為液體儲存和運輸的安全性和便捷性都是得天獨厚的,其儲氫重量密度高達12.5wt%,常溫常壓下的甲醇儲氫要明顯優於液化(多級壓縮且冷卻能耗巨大)、高壓(安全性無法保證)和其他儲氫技術。

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甲醇作為燃料電池的氫源的微型化能量轉化設備早已被向華博士及其團隊在“水基能源向華理論”、“動氫理念”的指導下成功攻克,該團隊率先在國內實現小型可移動甲醇水制氫和燃料電池發電高效集成的一體機(即水氫機)的研發和生產。

水氫機是採用催化重整及純化多項技術從甲醇水中獲得高純氫,通過質子膜系統產生電、熱等多種能源的裝置,具有成本低、壽命長,操作簡單,高效節能,靜音簡潔,來料方便,安全環保等特點。它實現了在同一小型化裝置內進行分佈式制氫和發電的目標,避免氫氣的壓儲運卸,為氫能的廣泛應用打開了大門,解決了安全問題,解決了重大加氫基礎設施的重大投資問題。

通過對各種儲氫方式對比分析可以得出一個很有意思的結論:人們費盡心思的去尋找最安全、最便捷、低成本的制氫儲氫方式,卻沒有高度重視大自然的饋贈。


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