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氫能具有高效、清潔無(wú)污染的特性，因此被譽(yù)為21世紀(jì)發(fā)展的“明星能源”。加之隨著全球氣候變化的加劇，世界氫能委員會(huì)認(rèn)為：“發(fā)展氫能對(duì)實(shí)現(xiàn)能源轉(zhuǎn)型、減少碳排放、遏制全球變暖至關(guān)重要。據(jù)預(yù)測(cè)，2040年氫能將占世界終端能源消費(fèi)的18%，2050年全球20%的二氧化碳減排要靠氫能來(lái)完成。”各國(guó)為應(yīng)對(duì)氣候變化，減少碳排放紛紛開始布局氫能，中國(guó)也正在加快氫產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，帶動(dòng)了制氫、儲(chǔ)氫等相關(guān)氫能上下游產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展。
氫能的發(fā)展至關(guān)重要，但是由于氫氣易燃易爆、密度小、極易擴(kuò)散等特點(diǎn)導(dǎo)致其儲(chǔ)存存在極大難題，所以儲(chǔ)氫技術(shù)仍然是氫能發(fā)展的瓶頸所在。目前全球主要有高壓氣體儲(chǔ)氫、低溫液氫儲(chǔ)存、固態(tài)儲(chǔ)氫、有機(jī)液氫儲(chǔ)存四種技術(shù)方式。
西安交通大學(xué)張錦英教授團(tuán)隊(duì)開發(fā)出一種高密度固態(tài)儲(chǔ)氫材料——石墨烯界面納米閥固態(tài)儲(chǔ)氫材料。
為什么說(shuō)這是在儲(chǔ)氫方面的一個(gè)重大突破呢？
首先固態(tài)儲(chǔ)氫是氫氣通過固體或化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行物理吸收和吸附而儲(chǔ)存在固體物質(zhì)中，不需要壓縮和凍結(jié)。雖然該方法有著不需要經(jīng)過高壓容器、純度高、操作安全等優(yōu)點(diǎn)，但是存在吸氫溫度要求高、抗雜質(zhì)氣體能力差等缺點(diǎn)，目前中國(guó)針對(duì)固體儲(chǔ)氫還在存在很大的技術(shù)難題。
固態(tài)儲(chǔ)氫材料將氧原子與金屬原子等結(jié)合雖然是一種安全高效的儲(chǔ)氫方式，但是常規(guī)材料中氫的釋放存在脫氫不完全、氫氣純度低、催化劑昂貴等問題限制了在商業(yè)領(lǐng)域的規(guī)模化應(yīng)用。
本次科研團(tuán)研發(fā)出的石墨烯界面納米閥固態(tài)儲(chǔ)氫材料克服了穩(wěn)定釋放氫氣、氫氣低溫釋放等難題。此項(xiàng)技術(shù)的原材料是高活性輕金屬氧化物，通過非催化動(dòng)力學(xué)調(diào)控機(jī)制建立能夠有效隔絕水氧、解決氫氣自發(fā)泄漏、便攜的石墨烯界面納米閥結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)氫材料安全、穩(wěn)定釋放氫氣，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是將石墨烯良好的包覆性能運(yùn)用在氫能儲(chǔ)存方面，通過控制對(duì)石墨烯的包覆，調(diào)節(jié)它的速度快慢以此來(lái)達(dá)到有序地將氫氣釋放出來(lái)。除此之外，石墨烯界面納米閥固態(tài)儲(chǔ)氫材料可以在-40~85℃寬溫度范圍穩(wěn)定工作克服低溫工作環(huán)境。
目前團(tuán)隊(duì)還基于此項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行野外應(yīng)急電源、氫能電動(dòng)車、柴油重卡、輪船等產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和開發(fā)，以及電網(wǎng)中難以并網(wǎng)的電轉(zhuǎn)換成氫儲(chǔ)存在儲(chǔ)氫材料里邊運(yùn)用到需要用電或者用氫的地方。
石墨烯界面納米閥固態(tài)儲(chǔ)氫材料的出現(xiàn)是儲(chǔ)氫領(lǐng)域一個(gè)重大突破，氫能不斷向前推進(jìn)推進(jìn)發(fā)展，中國(guó)也在加快氫能各領(lǐng)域的發(fā)展進(jìn)程，更好的儲(chǔ)氫技術(shù)代表能夠更高效、安全地對(duì)氫氣進(jìn)行運(yùn)輸，提升公眾對(duì)于氫氣的接受度，“氫進(jìn)萬(wàn)家”的愿景、“雙碳”目標(biāo)才能早日實(shí)現(xiàn)。
文章參考：陜西發(fā)布、梨視頻
