欧洲科学家提出一种氢基原料能以锂电池10倍密度储能

据报道，欧洲最大的应用科学研究机构——夫琅和费协会（Fraunhofer Society）的科学家提出了一种基于镁的“Powerpaste”，它能以锂电池10倍的密度存储氢能量，为氢燃料电池汽车提供了比汽油动力汽车更长的续航距离，而且在几分钟内就能完成补充燃料。该协会位于德国德累斯顿的一个研究所提出了一种有趣的储存和携带氢能的新方法，这种方法是一种基于镁氢化物的“Powerpaste”，它可以将氢以化学形式储存在大气压下，在需要时随时释放。

通常情况下，氢燃料电池汽车以气体形式携带氢气，并储存在压力约为700bar（相当于700个大气压）的油箱中。这些储罐又大又重，这抵消了氢相对于当今锂电池的一个关键优势——更高的能量密度。高压也使得氢燃料在摩托车和小型摩托车等动力两轮车上的应用，成为一种不现实的选择。

为了生产这种糊状物，镁和氢在大约350°C（662°F）的温度，以及五至六倍的大气压下结合，形成氢氧化镁。然后，再加入酯类和金属盐来完成这一过程，并形成一种可以装入墨盒的、粘稠的灰色糊状物。在Powerpaste形式下，它在高达250°C（482°F）的温度下也都是完全稳定的。它携带的能量是同等重量的锂电池的10倍，大大超过了同等重量的700bar氢储罐。研究人员说，使用Powerpaste动力系统的汽车的续航里程预计可以“与汽油媲美，甚至超过汽油。”当需要释放能量时，一个柱塞装置会把糊状物挤压到一个腔体中，在那里，糊状物与水发生反应，以动态控制的速度释放氢，然后为燃料电池提供能量，从而为电动汽车动力系统或其他设备提供动力。这种糊状物令人印象深刻的能量密度部分来自于这样一个事实：它释放的氢有一半来自与它反应的水。

该研究小组还提到，可以将Powerpaste用于大型无人机，大幅提升它们的飞行时间和续航能力，或者用于便携式电器，比如糊状供电的野营烤面包机或水壶等。该团队表示，这种粘稠的糊状物可以通过“相对便宜的设备”，以标准的灌装线来供应。

从逻辑上讲，这种物质的运输似乎比一般的气态氢（当然也包括液态）简单得多。它可以装在油桶里用卡车或油罐车运来运去，或多或少地放在任何地方都不会有危险。该研究所正在自己的工厂里建设一个Powerpaste生产厂，将于今年晚些时候投入使用，每年可生产4吨糊状物用于试点项目和行业评估。它还在实验室的测试台上安装了一台发电机，并在运行。

不过，问题仍然存在。镁在膏体消耗后会发生什么变化？它会被回收到生产过程中吗？上面引用的能量密度数字是否考虑了整个系统的需求，还是仅仅考虑了燃料储存？考虑到燃料电池会产生水这个副产品，在给定的能量下，它需要使用多少水，填充时需要添加多少水？也许最重要的是，制造这种糊状物的过程是否节能？要知道，在燃料电池系统中，外界反对清洁氢的一个污点是其对清洁能源的利用效率低的可怕。将清洁能源储存在电池中，你会在车轮上得到90%以上的回馈。把它储存在氢气中，你就会在沿途的损耗过程中烧掉至少一半的能量。此外，Powerpaste的生产需要热量、压力和工业过程，所有这些都需要消耗能源，再加上储存和运输的财务和能源成本，相比之下，气态氢看起来象是一个成本更为低廉的能源来源。