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EPFL物理和分析電化學實驗室(LEPA)的科學家開發(fā)了一種新的系統(tǒng)，解決了能源轉(zhuǎn)型的兩個優(yōu)先事項:清潔的氫生產(chǎn)和大規(guī)模的能源儲存。他們的技術(shù)在交通運輸方面尤其有用。
隨著包括瑞士在內(nèi)的世界各國加大應對氣候變化的力度，尋找化石燃料的替代品，并實現(xiàn)政府設(shè)定的能源轉(zhuǎn)型目標，對可靠的可再生能源的需求正在迅速增長。但是，在找到一種大規(guī)模存儲可再生能源的方法之前，它還不能有效地集成到電網(wǎng)中。
Danick Reynard是EPFL物理與分析電化學實驗室(LEPA)的博士生。
“大多數(shù)形式的可再生能源都依賴于天氣條件，這導致它們提供的電力有很大的波動。”
“但電網(wǎng)的設(shè)計并不能應對這種波動?！睙o論天氣如何，氫氣都能提供能量，因此備受關(guān)注。
充電站可以將氫氣生產(chǎn)和能量儲存結(jié)合起來
LEPA的科學家們多年來一直在研究清潔制氫和能源儲存這兩大挑戰(zhàn)。他們剛剛推出了一種新系統(tǒng)，該系統(tǒng)將傳統(tǒng)的氧化還原流電池(最具前景的大規(guī)模能源存儲方法之一)與催化反應器結(jié)合在一起，催化反應器可以從流經(jīng)電池的液體中產(chǎn)生清潔的氫氣。
LEPA系統(tǒng)與傳統(tǒng)系統(tǒng)一樣高效，但提供了更大的靈活性和存儲容量。它還可以以更低的成本生產(chǎn)清潔的氫。這項研究發(fā)表在《細胞報告物理科學》上。
氧化還原流電池是最有前景的儲能電池
氧化還原流池由電化學池分隔的兩個池組成。兩種高度導電的電解質(zhì)——一種帶正電荷，一種帶負電荷——在罐和電池之間循環(huán)，引發(fā)電子交換的化學反應。這些電池以電化學形式儲存能量，就像智能手機中使用的鋰離子電池一樣，但壽命更長，而且具有靈活的能量生成和存儲能力，這意味著它們可以快速響應電力供求的波動。
為了創(chuàng)造這個系統(tǒng)，LEPA的科學家們采用了一個傳統(tǒng)的氧化還原流電池，并通過添加兩個催化反應器來增強它。這些反應堆從罐內(nèi)循環(huán)的流體中產(chǎn)生氫氣。雷納德說:“氫是通過催化過程產(chǎn)生的，利用電池的能量將水分子分解成氫和氧的成分?！钡@種氫只有在充電的能源是可再生的情況下才能被認為是清潔的?！?/span>
LEPA儲能-制氫系統(tǒng)原理圖
清潔，純凈的氫氣，增強和靈活的儲存能力。
LEPA的技術(shù)在氫氣生產(chǎn)和能源儲存過程中提供了一些優(yōu)勢。僅使用傳統(tǒng)的氧化還原流電池，一旦充滿電，它們無法儲存很多能量。
“然而，在我們的系統(tǒng)中，一旦電池充滿電，它可以通過液體放電進入外部反應堆。它們反過來產(chǎn)生氫氣，氫氣可以儲存或使用，為電池本身騰出存儲空間?！?/span>
LEPA系統(tǒng)生產(chǎn)的氫是純的，只需要干燥和壓縮以獲得最佳儲存。該系統(tǒng)也比傳統(tǒng)的更安全，因為它是分開生產(chǎn)氧氣和氫氣，而不是同時生產(chǎn)，因此爆炸的風險更低。
電動汽車充電站的未來?
LEPA的技術(shù)在交通運輸領(lǐng)域尤為有用。隨著越來越多的司機采用電動汽車，對電力和清潔氫的需求將會飆升。為這些車輛充電會給電網(wǎng)帶來壓力，并造成電網(wǎng)運營商難以規(guī)劃的負荷峰值。
雷納德說:“根據(jù)瑞士聯(lián)邦能源辦公室2020年的數(shù)據(jù)，交通部門占瑞士能源消耗的33%左右?！蔽覀兊碾姵爻四墚a(chǎn)生氫氣外，還能起到緩沖作用，緩解用電高峰。”
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