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瑞士聯(lián)邦理工學(xué)院（EPLE）的科學(xué)家開發(fā)了一種新系統(tǒng)，解決了能源轉(zhuǎn)型的兩個首要任務(wù):清潔的氫生產(chǎn)和大規(guī)模的能源儲存。他們的技術(shù)在交通運輸方面尤其有用。
隨著包括瑞士在內(nèi)的世界各國加緊努力應(yīng)對氣候變化，尋找化石燃料的替代品，并實現(xiàn)政府設(shè)定的能源轉(zhuǎn)型目標(biāo)，對可靠的可再生能源的需求正在迅速增長。但是，在找到一種大規(guī)模存儲可再生能源的方法之前，無法將其有效地納入電網(wǎng)。
EPFL物理與分析電化學(xué)實驗室(LEPA)的博士生Danick Reynard說:“大多數(shù)形式的可再生能源都依賴于天氣條件，這導(dǎo)致它們提供的電力有很大的波動?！薄暗娋W(wǎng)的設(shè)計并不能應(yīng)對這種波動。”無論天氣如何，氫氣都能持續(xù)提供能源，因此備受關(guān)注。
幾年來，LEPA的科學(xué)家們一直在研究清潔氫生產(chǎn)和能源儲存的雙重挑戰(zhàn)。他們剛剛公布了一個新系統(tǒng)，該系統(tǒng)將傳統(tǒng)的氧化還原流電池(目前最具前景的大規(guī)模固定能量存儲方法之一)與催化反應(yīng)器結(jié)合在一起，催化反應(yīng)器可以從流經(jīng)電池的流體中產(chǎn)生清潔的氫。LEPA系統(tǒng)與傳統(tǒng)系統(tǒng)一樣高效，但提供了更大的靈活性和能量存儲能力。它還能以更低的成本生產(chǎn)清潔的氫氣。
氧化還原液流電池是最有希望的儲能電池
氧化還原液流電池由兩個槽組成，槽間用電化學(xué)電池隔開。兩種高度導(dǎo)電的電解液——一種帶正電荷，一種帶負電荷——在罐子和電池之間循環(huán)，引發(fā)電子交換的化學(xué)反應(yīng)。這些電池以電化學(xué)形式儲存能量，就像智能手機中使用的鋰離子電池一樣，但壽命更長，具有靈活的能量產(chǎn)生和存儲能力，這意味著它們可以快速響應(yīng)電力供需波動。
為了創(chuàng)造他們的系統(tǒng)，科學(xué)家采用了傳統(tǒng)的氧化還原液流電池，并通過添加兩個催化反應(yīng)器來增強它。這些反應(yīng)器從罐內(nèi)循環(huán)的流體中產(chǎn)生氫氣。雷納德說:“氫是通過催化過程產(chǎn)生的，該過程使用電池的能量將水分子分解成氫和氧兩種成分。”“但只有在充電的能量是可再生的情況下，這種氫才能被認為是清潔的。”
清潔，純凈的氫氣，增強和靈活的儲存能力。
LEPA的技術(shù)在氫氣生產(chǎn)和能源儲存方面都有一些優(yōu)勢。使用傳統(tǒng)的氧化還原液流電池，一旦充滿電，它們就無法儲存更多的能量。“然而，在我們的系統(tǒng)中，一旦電池充滿電，它可以將液體放電到外部反應(yīng)堆中。它們反過來產(chǎn)生氫氣，可以儲存和使用，釋放電池本身的存儲空間，”Reynard說。
LEPA系統(tǒng)生產(chǎn)的氫是純的，只需要干燥和壓縮以獲得最佳儲存。這種系統(tǒng)也比傳統(tǒng)的更安全，因為它是分開產(chǎn)生氧氣和氫氣而不是同時產(chǎn)生，所以爆炸的風(fēng)險更小。
氫燃料汽車充電站的未來?
LEPA的技術(shù)在交通運輸領(lǐng)域尤其有用。隨著越來越多的司機采用電動汽車，對電力和清潔氫的需求將會飆升。為這些車輛充電會給電網(wǎng)帶來壓力，并造成電網(wǎng)運營商難以規(guī)劃的負荷峰值。雷納德說:“根據(jù)瑞士聯(lián)邦能源辦公室2020年的數(shù)據(jù)，交通部門占瑞士能源消耗的33%左右?！薄拔覀兊碾姵兀松a(chǎn)氫氣，還可以作為緩沖，平滑需求的峰值?！?/span>
摘譯自：MIRAGE
