氢气储存

开发安全、可靠、紧凑和具有成本效益的储氢技术是技术含量最高的技术之一。氢作为一种能源的使用与传统竞争车辆，氢动力汽车必须能够在填充之间行驶300英里以上。这是一个具有挑战性的目标，因为氢具有物理特性这使得很难大量储存数量而不占用大量空间量。

 

在何处以及如何储存氢气？

 

车辆和氢气生产场地、加氢站和固定电源场地需要储氢。

 

可能的储存氢气的方法包括：

• 压缩的物理存储高压罐中的氢气（最高700巴）；
• 低温氢气的物理储存（在压力下冷却至-253°C

6-350巴）；

• 储存在先进材料中—在结构内或表面上某些材料，以及化合物的形式发生化学反应释放氢气。

挑战的内容？

 

氢的能量含量很高按重量计算（大约是汽油的三倍），但它的能量非常低体积含量（液氢为大约是汽油的四倍）。这使氢的储存成为一个挑战，特别是在尺寸和重量范围内。轻型燃料电池汽车将搭载大约4-10千克氢气板（取决于尺寸和类型车辆的），以允许行驶里程超过300英里，这通常是被视公众接受为广泛使用的最小值。驾驶员还必须能够以相当的速度加油到今天加油的速度车辆。

 

使用当前可用的高压储罐储存技术，放置船上充足的氢气一辆提供300英里行驶里程的汽车需要一个非常大的储罐—比普通汽车的后备箱还大。除了损失货舱，也会有增加了储罐的重量，可以降低燃油经济性。低成本材料和储氢组件需要系统，以及低成本、大批量的制造方法这些材料和组件。

 

研究方向

减少我们对外国的依赖运输用石油是使用氢作为一种能量形式。因此储氢研究，主要专注于技术以及在车辆上使用的系统。政府、行业和学术界正在努力改进电流的重量、体积和成本储氢系统，以及识别和开发新技术可以实现类似的性能，在与汽油燃料储存成本相似系统。

 

压缩气体和液体

传统的压缩氢气罐比轻型汽车最终需要的要大得多，也重得多。研究人员正在评估轻质、安全的复合材料，这些材料可以减少压缩气体储存系统的重量和体积。液化氢比气态氢密度更大，因此在给定体积下它含有更多的能量。类似尺寸的液氢罐可以比压缩气罐储存更多的氢气，但液化氢气需要能量。然而，防止氢气损失所需的罐绝缘增加了液氢罐的重量、体积和成本。研究人员还在研究一种混合罐的概念，该概念可以在低温条件下（冷却至-120至-196°C左右）储存高压氢气——这些“低温压缩”罐可以实现相对较轻的重量，更紧凑的存储空间。如今，汽车和卡车中使用的汽油罐被认为是合适的，并最大限度地利用了可用的车辆空间。研究人员正在评估适形高压储氢罐的概念，作为圆柱形罐的替代品，圆柱形罐在车辆中包装不好。

 

基于材料的存储

与化合物（或潜在存储材料）中的其他元素紧密结合的氢原子或分子可以使得在聚合物电解质膜（PEM-polymer electrolyte membrane）燃料电池的实际操作边界内的条件下以较小体积存储更大量的氢成为可能。科学家们正在研究几种不同的材料，包括金属氢化物、吸附性材料和化学氢化物，此外还发现了具有良好储氢性能的新材料。材料中的储氢前景广阔，但还需要进行更多的研究，以更好地了解实际操作条件下材料中储氢的机制，并克服与容量、氢的吸收和释放（即动力学）、加氢过程中的热量、成本和生命周期影响。

注：资料来源互联网。