试点工厂展示了铁基储氢的可行性

本文翻译自原文：
到 2050 年，光伏发电预计将满足瑞士 40% 以上的电力需求。但太阳能并不总是在需要时可用：夏季太阳能太多，而冬季太阳能太少，此时阳光照射较少，热泵也无法使用。全速奔跑。根据瑞士联邦政府的能源战略，瑞士希望通过进口、风能和水力发电以及高山太阳能发电厂和燃气发电厂的结合来缩小冬季电力缺口。

最大限度地减少冬季对进口和燃气发电厂的需求的一种方法是在夏季利用廉价的太阳能生产氢气，然后在冬季将其转化为电力。然而，氢气高度易燃、极易挥发，并使许多材料变脆。

从夏季到冬季储存气体需要特殊的加压容器和冷却技术。这些需要大量能源，而必须遵循的许多安全预防措施使得建造此类存储设施非常昂贵。更重要的是，氢气罐从来都不是完全防漏的，这会损害环境并增加成本。

现在，苏黎世联邦理工学院化学与应用生物科学系功能材料教授 Wendelin Stark 领导的研究人员开发出了一种用于季节性储存氢气的新技术，该技术比现有解决方案更安全、更便宜。研究人员正在使用一项众所周知的技术和地球上第四丰富的元素：铁。

研究结果发表在《可持续能源与燃料》杂志上。

化学品储存

为了更好地储存氢气，斯塔克和他的团队采用了自 19 世纪以来人们就了解的蒸汽熨烫工艺。如果夏季有多余的太阳能，可以用来分解水来生产氢气。然后将氢气送入充满 400 摄氏度天然铁矿石的不锈钢反应器中。在那里，氢气从铁矿石（化学术语就是氧化铁）中提取氧气，从而产生元素铁和水。

“这种化学过程类似于给电池充电。这意味着氢气中的能量可以以铁和水的形式长期储存，几乎没有损失，”斯塔克说。

当冬天再次需要能源时，研究人员逆转了这一过程：他们将热蒸汽注入反应堆，将铁和水重新转化为氧化铁和氢气。然后氢气可以在燃气轮机或燃料电池中转化为电能或热量。为了将放电过程所需的能量保持在最低限度，利用放电反应的废热产生蒸汽。

廉价的铁矿石遇到昂贵的氢气

“这项技术的一大优点是，原材料铁矿石很容易大量采购。而且，在我们将其放入反应器之前甚至不需要加工，”斯塔克说。此外，研究人员认为，可以在全球范围内建造大型铁矿石储存设施，而不会显着影响全球铁市场价格。

发生反应的反应器也不必满足任何特殊的安全要求。它由厚度仅为 6 毫米的不锈钢壁组成。反应在常压下进行，存储容量随着每次循环而增加。

一旦充满氧化铁，反应器就可以重复使用任意数量的存储周期，而无需更换其内容物。该技术的另一个优点是研究人员可以轻松扩展存储容量。这只是建造更大的反应堆并在其中填充更多铁矿石的情况。所有这些优点使得这种存储技术比现有方法便宜十倍。

然而，使用氢气也有一个缺点：与其他能源相比，它的生产和转化效率较低，因为在此过程中损失了高达 60% 的能量。这意味着，当有足够的风能或太阳能且其他选择不可行时，氢作为存储介质最具吸引力。对于无法电气化的工业流程尤其如此。

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原文：https://techxplore.com/news/2024-08-iron-based-hydrogen-storage-feasibility.html

油管：https://youtu.be/x48ObY5eGM8