氫能作為一種環(huán)保綠色新能源，越來越獲得市場的認可。然而，氫氣的制備和儲存都還有著較大的探索空間。日前，我國科研人員的一項研究公開發(fā)布，通過搭建新型光熱系統(tǒng)，讓氫能的制備效率提高了6倍。未來的我們，也許還能開著氫能源私家車駛上高速公路。
大顯身手
氫能源既可讓載人客車跑起來
也能“推動”火箭發(fā)射
很多人概念里的“氫”真的很輕，只要充進氣球里，氣球就會立刻飄起來。但需要的時候，“氫”也能很“重”，可以讓載人客車跑起來。南京航空航天大學能源與動力學院副研究員張凱告訴記者，在北京冬奧會上，綠色環(huán)保的氫能源“大顯身手”，不僅主火炬燃燒使用的是氫能，就連賽場上的客車使用的也是氫燃料電池。數(shù)據(jù)顯示，2022年北京冬奧會張家口賽區(qū)投入氫燃料電池汽車710輛。整個冬奧期間，共有1200多輛氫燃料電池車運行，在奧運史上是數(shù)量最多的，同時也是服務于冬季奧運會中數(shù)量最多的。
“其實，在2008年北京奧運會和2010年上海世博會期間，氫燃料電池車就已開始‘上崗’。”張凱告訴記者。
“在航天領(lǐng)域里使用，它甚至能‘推動’火箭的發(fā)射。”張凱告訴記者，“航天燃料中，液氫和液氧是重要組成部分，不僅環(huán)保，而且推力大，對于火箭發(fā)射來說是很好的推進劑。”
在我們的日常生活中，氫能也開始逐漸“落地”，“比如，在工業(yè)生產(chǎn)中，氫就是一種必不可少的原料。在農(nóng)業(yè)、美容養(yǎng)生等多個領(lǐng)域，氫也能起到重要作用。”
主要特點
綠色環(huán)保，但制備成本太高
張凱向記者展示了一組數(shù)據(jù)：作為宇宙中分布最廣的物質(zhì)，氫具有燃燒熱值高的特點，是汽油的3倍，酒精的3.9倍，焦炭的4.5倍。氫燃燒的產(chǎn)物是水，因此它是世界上最干凈的能源，資源豐富，可持續(xù)發(fā)展。氫能研究院執(zhí)行院長、清華大學副教授王賀武曾對氫能的大面積使用做過解讀：理想狀態(tài)下，1公斤氫氣能替代約5升柴油的消耗量，約減少15公斤的二氧化碳排放。與柴油、汽油等傳統(tǒng)燃料相比，氫氣杜絕了顆粒物、氮氧化物等污染物的排放。長期來看，對于減輕溫室效應有不小影響。
不過，張凱告訴記者，我國的氫能源目前更多的還是從化石原料中提取，存在高成本高能耗、技術(shù)瓶頸、缺乏可持續(xù)發(fā)展模式這三大“難關(guān)”。
最新研究
搭建新型光熱系統(tǒng)
氫能源制備效率提高6倍！
此次河北大學科研人員的最新研究發(fā)現(xiàn)，便是在氫能的制備效率上有了突破。河北大學物理學院研究員李亞光團隊最新在《自然通訊》上發(fā)表的一項研究成果顯示，通過構(gòu)建新型光熱系統(tǒng)，6㎡正常光照面積日均產(chǎn)氫量可以達到23.27m3，有望實現(xiàn)規(guī)模化室外陽光驅(qū)動甲醇重整制氫。
“科研人員搭建的新型光熱系統(tǒng)，提高制備氫能效率的關(guān)鍵便在于一種特殊的膜。”張凱拿讀者們最熟悉的太陽能熱水器做了一個類比，“普通的太陽能集熱管中，太陽光透過玻璃管被熱水管外壁所涂的黑色薄膜吸收，進而轉(zhuǎn)化為熱量，但黑色薄膜自身還會在近紅外波段發(fā)出長波輻射，導致所吸收的太陽能部分損失。”
在這個新型的光熱系統(tǒng)里，這張?zhí)厥獾哪た梢愿咝仗柲懿⑵滢D(zhuǎn)化為熱量，同時其近紅外波段的輻射能力顯著降低，從而大大提升了太陽能的轉(zhuǎn)化利用，使系統(tǒng)在較低輻照下達到了很高的溫度，加速了甲醇和水的裂解，實現(xiàn)了氫能源的高效制備。
根據(jù)已經(jīng)公開的數(shù)據(jù)，這種新型光熱系統(tǒng)制備氫能的效率，是目前文獻報道的光催化產(chǎn)氫效率的6倍。
展望未來
降低成本后，氫燃料電池車或?qū)⑵占?/strong>
這樣的畫面完全可以暢想，未來的“加油站”即將升級成“加氫站”，市民開著氫燃料電池車進入“加氫站”，為新能源汽車的氫能高壓氣罐加滿氫能源，一腳油門，再次上路。
“目前，我國的科研工作者和部分汽車制造企業(yè)已經(jīng)在氫燃料電池的研發(fā)上下了‘苦功’，未來，我們還要克服氫能制備的成本問題，成本一旦降低，氫燃料電池車真的有望走入尋常人家。”張凱說。
