氫(qing)(qing)能作為(wei)一種環保綠色新能源，越來(lai)(lai)越獲得(de)市場的認可。然而(er)，氫(qing)(qing)氣的制備和儲存都還(huan)有著(zhu)較大的探索空(kong)間(jian)。日前，我國科研人員的一項研究公(gong)開發布(bu)，通(tong)過搭(da)建新型光熱系統，讓氫(qing)(qing)能的制備效率提高了6倍。未來(lai)(lai)的我們(men)，也許還(huan)能開著(zhu)氫(qing)(qing)能源私家車(che)駛上(shang)高速公(gong)路(lu)。

大顯(xian)身手

氫能源既可讓載(zai)人客車跑(pao)起來

也(ye)能“推動”火箭發射

很(hen)多(duo)(duo)人概念里(li)(li)的(de)“氫(qing)(qing)”真的(de)很(hen)輕，只(zhi)要充進氣球里(li)(li)，氣球就會(hui)(hui)立刻飄起來(lai)。但需要的(de)時候，“氫(qing)(qing)”也(ye)能(neng)很(hen)“重”，可以(yi)讓載人客車(che)跑起來(lai)。南京航空航天大學能(neng)源(yuan)與動力學院副研究員張凱告(gao)訴記(ji)者，在北京冬(dong)奧(ao)會(hui)(hui)上，綠色環保的(de)氫(qing)(qing)能(neng)源(yuan)“大顯身(shen)手”，不僅主火炬燃(ran)燒使用的(de)是(shi)氫(qing)(qing)能(neng)，就連賽場上的(de)客車(che)使用的(de)也(ye)是(shi)氫(qing)(qing)燃(ran)料電(dian)池。數(shu)據顯示，2022年北京冬(dong)奧(ao)會(hui)(hui)張家口賽區投入(ru)氫(qing)(qing)燃(ran)料電(dian)池汽(qi)車(che)710輛。整個冬(dong)奧(ao)期(qi)間(jian)，共有1200多(duo)(duo)輛氫(qing)(qing)燃(ran)料電(dian)池車(che)運(yun)行，在奧(ao)運(yun)史上是(shi)數(shu)量(liang)最(zui)多(duo)(duo)的(de)，同時也(ye)是(shi)服(fu)務于冬(dong)季奧(ao)運(yun)會(hui)(hui)中數(shu)量(liang)最(zui)多(duo)(duo)的(de)。

“其(qi)實，在2008年(nian)北(bei)京奧運會和2010年(nian)上海(hai)世博會期(qi)間，氫燃料電池(chi)車就已開始‘上崗(gang)’。”張(zhang)凱告訴記者。

“在(zai)航天(tian)領域里使用，它甚至(zhi)能‘推(tui)動’火(huo)箭的發射。”張凱告訴(su)記(ji)者，“航天(tian)燃料中，液氫和液氧(yang)是(shi)重要組成部分，不僅環保，而且推(tui)力大，對于火(huo)箭發射來說是(shi)很好的推(tui)進劑。”

在我們的(de)(de)日常生(sheng)(sheng)活中(zhong)(zhong)，氫能(neng)也開始逐漸“落(luo)地”，“比如，在工業生(sheng)(sheng)產中(zhong)(zhong)，氫就是(shi)一種(zhong)必(bi)不可少的(de)(de)原料。在農業、美容養生(sheng)(sheng)等多個(ge)領域(yu)，氫也能(neng)起到重(zhong)要作用。”

主要特點

綠色環保，但制備(bei)成本太高

張凱向記者展示了(le)一組(zu)數據：作為宇(yu)宙中分布最廣(guang)的(de)(de)物(wu)(wu)質(zhi)，氫(qing)具有燃(ran)燒(shao)熱值高的(de)(de)特點，是(shi)汽油的(de)(de)3倍(bei)，酒精的(de)(de)3.9倍(bei)，焦(jiao)炭的(de)(de)4.5倍(bei)。氫(qing)燃(ran)燒(shao)的(de)(de)產物(wu)(wu)是(shi)水，因此它(ta)是(shi)世界上最干(gan)凈的(de)(de)能(neng)源，資(zi)源豐富，可(ke)持續發展。氫(qing)能(neng)研究院執行院長(chang)、清(qing)華大學副教授王賀武曾對氫(qing)能(neng)的(de)(de)大面積使用做(zuo)過(guo)解(jie)讀：理(li)想(xiang)狀態下，1公斤氫(qing)氣能(neng)替代約5升柴(chai)油的(de)(de)消耗量，約減少15公斤的(de)(de)二氧(yang)化碳排放。與柴(chai)油、汽油等傳統燃(ran)料相比(bi)，氫(qing)氣杜絕了(le)顆粒物(wu)(wu)、氮氧(yang)化物(wu)(wu)等污染物(wu)(wu)的(de)(de)排放。長(chang)期來看，對于減輕溫(wen)室效(xiao)應(ying)有不小影響。

不過，張凱告(gao)訴記者，我國的(de)氫(qing)能源(yuan)目前(qian)更多的(de)還是從化(hua)石原料(liao)中(zhong)提(ti)取，存在高成(cheng)本高能耗、技術瓶頸、缺(que)乏可持(chi)續發展(zhan)模式這三大“難關(guan)”。

最新研究

搭建新(xin)型(xing)光熱系統

氫能源制備(bei)效率提高6倍(bei)！

此次河(he)北大學科研人(ren)員的最新研究(jiu)(jiu)發(fa)現(xian)，便(bian)是在氫(qing)能的制備效率上有(you)了突破。河(he)北大學物理學院研究(jiu)(jiu)員李亞光(guang)團隊最新在《自然通訊》上發(fa)表的一項研究(jiu)(jiu)成(cheng)果顯示，通過構建(jian)新型光(guang)熱系統(tong)，6㎡正常光(guang)照面積日均(jun)產(chan)氫(qing)量可(ke)以達到23.27m3，有(you)望實現(xian)規模化(hua)室外陽光(guang)驅動甲醇(chun)重整(zheng)制氫(qing)。

“科(ke)研人員搭建(jian)的(de)(de)(de)新型光(guang)(guang)熱(re)系統，提高制備氫能(neng)效(xiao)率的(de)(de)(de)關鍵便在(zai)于一(yi)種特殊的(de)(de)(de)膜。”張凱拿讀者們最熟悉的(de)(de)(de)太陽能(neng)熱(re)水(shui)器做了(le)一(yi)個類比，“普通的(de)(de)(de)太陽能(neng)集熱(re)管中，太陽光(guang)(guang)透過玻璃管被熱(re)水(shui)管外壁(bi)所涂的(de)(de)(de)黑(hei)色(se)薄膜吸收，進而轉化為熱(re)量(liang)，但(dan)黑(hei)色(se)薄膜自身還會(hui)在(zai)近紅外波(bo)段發(fa)出長波(bo)輻(fu)射，導致所吸收的(de)(de)(de)太陽能(neng)部分損失。”

在(zai)這個新型的(de)(de)光熱系統里(li)，這張(zhang)特殊的(de)(de)膜(mo)可以高(gao)效吸收太陽(yang)能(neng)(neng)并將其轉化為(wei)熱量(liang)，同時其近(jin)紅外(wai)波段(duan)的(de)(de)輻射能(neng)(neng)力(li)顯著降低，從而(er)大大提升了(le)太陽(yang)能(neng)(neng)的(de)(de)轉化利用(yong)，使(shi)系統在(zai)較低輻照(zhao)下達到了(le)很高(gao)的(de)(de)溫(wen)度，加速了(le)甲醇和(he)水的(de)(de)裂解(jie)，實現了(le)氫能(neng)(neng)源的(de)(de)高(gao)效制備。

根據已經(jing)公開的數據，這種(zhong)新(xin)型光熱系統制備氫能的效率(lv)，是目前文獻報道的光催化(hua)產氫效率(lv)的6倍(bei)。

展望未來

降低成本后(hou)，氫燃料電池車或將普及

這樣的(de)畫(hua)面完全可以暢想，未來的(de)“加(jia)油(you)站”即將升級成“加(jia)氫站”，市民開著氫燃料電池車進入“加(jia)氫站”，為新(xin)能(neng)源汽車的(de)氫能(neng)高(gao)壓氣罐加(jia)滿氫能(neng)源，一腳油(you)門，再次上路。

“目前，我國的(de)科(ke)研(yan)工(gong)作者和部分汽(qi)車(che)制造企業已經(jing)在氫燃料電池(chi)的(de)研(yan)發上下了‘苦功’，未來(lai)，我們還要克(ke)服(fu)氫能制備(bei)的(de)成本問(wen)題(ti)，成本一旦降低(di)，氫燃料電池(chi)車(che)真的(de)有望(wang)走(zou)入尋常人(ren)家(jia)。”張凱說。