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能源化工

氢能源技术关键:CcH2低温压缩法 比液态氢储存难度低

来源:旺报2024-01-19 00:23185

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ZeroAvia正在研究高密度低温压缩氢燃料,在航空中的使用(图/Zero AVIA)

为了降低碳排放,科学界与产业界都在思考下一阶段的燃料,目前认为,氢气燃料是为数不多的选择,因为氢气燃烧后仅生成水,没有碳排放问题。然而氢气也令人头痛,它很难储存和运输,需要高度压缩形成液态氢后,才能达到有效率的储存体积。不过科学家提出新的看法,认为比液态氢状态温度压力略高的「低温压缩氢」(CcH2),其储存的效率会更好,储存罐的技术门坎也更低,更有机会实际应用,尤其是航空业。

新阿特拉斯(New Altas)报导,如何脱离碳排放?各个产业有不同的方法,发电可以引进水力、风能、太阳能这种可再生能源;当然,还有核能发电,它的的效率更高。汽机车可以改以电动车取代,只要电动车的充电来源是非碳排的,那么就能确保电动车的干净。基于相似的原理,船舶也可以电动化。

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但是,航空业要脱碳却非常困难,因为飞机最重要的就是「轻巧」,要是使用锂电池,在电力消耗以后,电池就成了无法摆脱的呆重,所以氢燃料电池就成为相对好的选择。氢燃料电池的负极由氢气来提供电子,然后与正极吸收的氧气生成水,它的废气是无害的。

早在1970年石油危机的时期,当时就有飞机公司设计「利用氢气为燃料」的飞机,并且获得成功,只是它的燃料箱非常的昂贵,因为它需要极低温与极高压的浓缩,形成液态氢后,才有足够的储存量供给喷射引擎,所以在商业上是不划算的。之后,随着石油国家组织结束限制出口,油价回跌以后,这个技术也就跟着冻结。如今航空氢燃料再次迫在眉睫,而且可能将要彻底结束化石燃料,我们真的需要更好的储氢方法。

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氢电飞机开发公司ZeroAvia,正在与旧金山的Verne公司合作,寻求最有效率的氢燃料储存法,也就是低温压缩氢气(CcH2)。在以往,常温条件把氢气给浓缩成液庇,需要700大气压才行,这对技术要求极高;而研究团队则是「低温」「高压」两个条件并行,可以达到最省能量的实用点。

根据研究,在20凯氏度(-253摄氏度时,仅需240大气压,是最佳的储氢状态,此时储氢体积从70公克/公升,增加到87克/公升。这意味着储氢罐可以用更轻更便宜的材料,因为不需要处理700大气压的压力环境。

Verne相信,利用CcH2技术,可用氢的密度比液态氢要高出40%,目前研究团队正在与ZeroAvia公司合作,共同评价CcH2技术在航空业的机会。

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