安全、可靠、实用的车载储氢技术,对氢燃料电池汽车走向市场也很重要。多年来,各有关汽车企业及专业科研机构,对此项技术不断进行深入、系统研究,并取得实质性进展与突破。从理论上讲,在汽车上,以高压气态储氢、低温液态储氢、有机液态储氢、固体(固态)金属氢化物储氢、纳米碳管储氢等方式,都可以向燃料电池源源不断地提供氢而使之“发电”,用以驱动汽车行驶。不过,迄今为止,应用得最普遍的,或者说比较成熟而经济的技术方案,是以一定压力将氢气压缩、密封在耐压的储罐(或容器)而放置于车内。其他技术方案,人们还在进行深入研究和改进。其中的任何一种,如果在技术和制造成本上取得重要突破,则有望取代高压气态储氢。
目前,国际上研发氢燃料电池汽车的主流企业,多采用高压气态车载储氢方式,储氢罐内胆使用铝合金材料制造,用增强碳纤维缠绕而构成外壳。储氢罐的压力从早期的35MPa提高到现阶段的70MPa,储氢量较之前增加30%以上。这样,汽车上安装一个储氢罐在减少车辆自重的情况下,也能保证所需要的续驶里程。据称,此种新型结构的储氢罐甚为安全可靠,使用寿命可达15年,超过了汽车通常的使用年限。据有关资料介绍,丰田现今拥有35MPa和70MPa两种氢燃料电池汽车用高压储氢罐技术,其特点是,为防止氢泄漏,在内胆的衬套上覆盖一层具有高强度防渗漏功能的尼龙树脂,并使用碳纤维(这种材料由日本东丽公司制造,在相同体积下,此材料的重量仅为铁的1/4,而强度则是铁的10倍。除用于储罐外,还用于车身制造等)缠绕外侧,从而构成双重结构,重量轻强度又高。为进一步降低整车自重,使储氢罐存储更多的氢燃料,国际上当前还研究用性能优越的工程塑料制造储氢罐的内胆,其外侧用增强碳纤维缠绕,但此种储罐目前还未广泛应用,处于不断完善之中。(www.daowen.com)
据报道,为推动清洁的氢能产业发展,我国相关科研机构也在深入研究各种各样的储氢技术与方法,而燃料电池汽车正是这类技术重要的应用领域。例如,中科院大连化学物理研究所的有关研究团队,正在对固体储氢材料进行研究,并创造性地将氮元素引入储氢材料,开创和建立起金属氮基储氢材料体系,可在温和(即非极端)条件下高效储氢,并在需要的时候顺利释放(见2013年3月18日《人民日报》)。该项技术在成熟后如能达到实用化和产业化,则可望应用于氢燃料电池汽车。再如,中国地质大学(武汉)可持续能源实验室,已成功开发出一种有机液态储氢技术,并以此(技术)作价入股的方式,与江苏省上市公司——富瑞特装合作,赴张家港市进行转化。据称,该项技术可将氢气在常温常压下,溶解在一种特殊液体中,用类似于普通矿泉水瓶的容器也能装载运输,使用时,再促使氢气释放出来。据该实验室主任、美籍华人科学家程寒松介绍,该项技术已经很成熟,符合量产条件。未来,人们到加氢站为氢燃料电池汽车的相关容器注入液态氢化合物,通过车上的一个反应器将氢释放出来,提供给燃料电池“发电”而驱动汽车行驶。一罐(或容器)80L的氢化合物,可供汽车连续行驶超过500km(见2014年8月26日《湖北日报》)。除此之外,近期,中科院大连化物所的有关研究人员发现锂的亚氢基化合物与氮化铁复合后,表现出优异的催化氨分解制氢活性。这为车载安全储氢制氢提供了一种新思路。氨具有较高的含氢量(质量分数约18%)。较高的能量密度(4kW·h/kg)和易于储存的特性,若作为燃料电池汽车的储氢介质存放于氨罐(容器)内,则相当安全可靠。通过相关的技术途径,采用氨分解催化剂制氢再供应给燃料电池“发电”。接下来,化物所的有关科研人员将对相关材料的制备和催化剂进行优化,不久即可装车进行试验、测试(见2015年2月9日《科技日报》)。
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