研究人员穿越时空 从过去找到更便宜的氢气储存解决方案

虽然氢的单位质量高能量使其成为一种极佳的燃料，但长期储存却非常困难和昂贵。瑞士苏黎世联邦理工学院（ETH Zurich）研究人员的研究成果可能会改变这种状况。他们研究出了一种方法，可以利用铁在普通钢壁容器中储存氢气数月而不会流失到大气中。

Samuel Heiniger 研究员（左，手持一罐铁矿石）和 Wendelin Stark 教授（右）在三个装有氢气的铁反应堆前合影

苏黎世联邦理工学院功能材料学教授温德林-斯塔克领导的研究小组从1784 年首次发明的蒸汽-熨斗制氢工艺中汲取了灵感，从而找到了这种方法。这种储能解决方案尤其适用于像瑞士这样夏季太阳能充足、冬季太阳能不足的地方。

夏天，多余的太阳能被用来分水制氢；然后，氢气被输送到不锈钢反应器中，反应器中装满了温度为 752 °F（400 °C）的铁矿石。氢气从氧化铁中提取氧气，因此反应器中只剩下铁和水，无需消耗大量能源即可储存。

ETH 研究人员基于蒸铁工艺的简单铁储存技术

需要时，将蒸汽送入反应堆，以回收储存的氢气；然后就可以很容易地将其转化为电能或热能。

使用这种方法还有其他一些优点：

反应堆使用的铁矿石价格便宜，数量充足，无需加工。

反应器本身只是由不锈钢制成。

充气过程是在环境压力下进行的，因此不需要通常储存氢气所需的高压罐（350-700 巴）。

研究小组在 ETH 的 H?nggerberg 校园使用三个不锈钢反应器进行了技术试验。每个反应器的容量为 1.4 立方米，装有 2-3 吨铁矿石。试验工厂可长期储存约 10 兆瓦时的氢气，从而产生 4-6 兆瓦时的电能。这足够三到五个瑞士家庭在冬季使用。该试验项目将在 2026 年之前发展壮大，团队希望利用夏季的太阳能发电满足校园五分之一的冬季用电需求。

联邦理工学院校园内用于储存氢气的装有铁矿石的不锈钢反应器

根据该团队去年 11 月发表的研究论文，目前单个家庭使用该系统的成本高于使用电网供电的成本。将其扩大到 100 户家庭后，能源成本几乎与电网成本持平，而且据估计，随着系统的扩大，成本只会越来越低。

研究人员指出，扩大存储容量只意味着增加更多的反应堆，加工材料在需要更换之前，可以在充放电循环中工作数年。

据该团队估计，要想在冬季为整个瑞士提供电力，每年需要约 15-20 太瓦时的绿色氢气，以及约 10000000 立方米的铁矿石（相当于澳大利亚铁矿产量的 2%）。同时还需要大约 10000 个反应堆系统，每个系统能够储存 1GWh 的电力。这相当于瑞士每个居民需要 1 平方米的土地。

从这个小型试点项目中很难得出明确的储氢平准化成本。虽然瑞士计划到 2050 年用太阳能满足 40% 以上的电力需求，但我们不知道瑞士是否会在全国范围内投资氢气存储。不过，这项数百年前的聪明技术似乎很有希望满足我们未来的季节性能源需求。

编译自/ScitechDaily