怎樣更好地儲存、利用氫能是行業(yè)關(guān)注的重點。傳統(tǒng)的氫氣儲運(yùn)主要通過高壓氣態(tài)法或低溫液態(tài)法實現(xiàn)，高壓氣態(tài)法對容器質(zhì)量要求高，容易造成氫氣泄漏，而且安全性低。低溫液態(tài)法則需要將氫氣冷卻至零下200攝氏度以下，成本昂貴，經(jīng)濟(jì)性差導(dǎo)致適用范圍小。
8月8日，西安交通大學(xué)電氣學(xué)院張錦英教授團(tuán)隊開發(fā)了石墨烯界面納米閥固態(tài)儲氫材料，稱以高活性輕金屬氫化物為原材料，通過界面納米閥非催化動力學(xué)調(diào)控機(jī)制，實現(xiàn)儲氫材料安全、可控、穩(wěn)定釋氫。不過，業(yè)內(nèi)也隨之出現(xiàn)了不少質(zhì)疑聲。
最高儲氫密度可達(dá)25%
由于氫氣易燃易爆、密度小、極易擴(kuò)散等特點，導(dǎo)致儲氫技術(shù)仍然是氫能發(fā)展的瓶頸。
一般來說，傳統(tǒng)的鋼瓶儲存屬于常溫高壓氣態(tài)儲氫，對容器的高壓耐受性有較嚴(yán)格的要求，因此鋼瓶存儲的體積比容量和質(zhì)量比容量均較低，固態(tài)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(dǎo)致復(fù)用性不佳等問題。
梧桐樹投資經(jīng)理李博洋認(rèn)為，純凈的石墨烯雖然具有大比表面積，但其反應(yīng)活性較低，不足以促進(jìn)氫的離解和后續(xù)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(fù)合材料儲氫，是在原有金屬氫化物儲氫的基礎(chǔ)上，利用石墨烯表面金屬修飾、雜原子摻雜等方法，實現(xiàn)了安全、穩(wěn)定。
記者聯(lián)系張錦英教授得知，該方法的石墨烯界面納米閥結(jié)構(gòu)能有效隔絕水氧，杜絕氫氣自發(fā)泄漏，提高材料的儲運(yùn)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(hù)裝置來進(jìn)行運(yùn)輸，極大地提高了材料便攜性和系統(tǒng)儲氫密度，其最高儲氫密度能達(dá)到25%，超過了現(xiàn)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(yè)人士認(rèn)為，張錦英教授的石墨烯界面納米閥固態(tài)儲氫材料，克服了穩(wěn)定釋放、低溫釋放氫氣等難題。
簡單來說，此項技術(shù)的原材料是高活性輕金屬氧化物，通過非催化動力學(xué)調(diào)控機(jī)制建立起能夠有效隔絕水氧、解決氫氣自發(fā)泄漏、便攜的石墨烯界面納米閥結(jié)構(gòu)，以實現(xiàn)儲氫材料安全、穩(wěn)定釋放氫氣。上述人士作出進(jìn)一步解釋：“就是將石墨烯良好的包覆性能運(yùn)用在氫能儲存上面，通過控制對石墨烯的包覆，調(diào)節(jié)它的速度快慢，來達(dá)到有序地釋放氫氣。除此之外，石墨烯界面納米閥固態(tài)儲氫材料可以在低溫環(huán)境中穩(wěn)定工作。”
李博洋提出，石墨烯二維結(jié)構(gòu)擁有熱力學(xué)上的穩(wěn)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(yōu)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(jié)構(gòu)對釋氣的動力學(xué)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(xiàn)，可以拓展燃料電池極端溫度下的應(yīng)用場景，其穩(wěn)定高效的釋氣方式將繼續(xù)推動燃料電池進(jìn)行結(jié)構(gòu)創(chuàng)新。”李博洋表示。
仍處于小試中試環(huán)節(jié)
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(zhì)量和金屬材料間仍有幾個量級的差距。目前，工業(yè)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(chǎn)品上應(yīng)用的石墨烯導(dǎo)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(jié)構(gòu)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(yīng)用條件成熟，將為其商業(yè)化規(guī)?；瘧?yīng)用提供驅(qū)動力。”李博洋表示。
不過，也有多位專家提出了疑問——“這應(yīng)該是20年后的技術(shù)，我個人認(rèn)為氫氣儲運(yùn)的技術(shù)路線還是應(yīng)該多借鑒天然氣”“張錦英教授的技術(shù)太前沿了，機(jī)理我不是很清楚，但是回想當(dāng)年石墨烯電池也曾一度引起了轟動”“核心的指標(biāo)未顯示，應(yīng)該更加偏重于技術(shù)研究，估計還在研發(fā)的初級階段，是否實現(xiàn)商業(yè)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(shù)仍處于小試中試環(huán)節(jié)，就現(xiàn)在的材料而言，如果不能形成一個閉環(huán)，價格偏高，但整體運(yùn)行起來后，價格就會降下來。
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