當(dāng)然,通常情況下,氫燃料電池車以氣態(tài)形式攜帶氫燃料,儲(chǔ)存在壓力約為700bar(10150psi)的儲(chǔ)罐中。這些罐子相當(dāng)大和重,這抵消了氫氣相對于當(dāng)今鋰電池的主要優(yōu)勢之一--其更高的能量密度。高壓力也使得氫氣對于摩托車和踏板車等兩輪車來說是不切實(shí)際的選擇。
但是,位于德累斯頓的弗勞恩霍夫制造技術(shù)和先進(jìn)材料研究所的一個(gè)團(tuán)隊(duì)想出了一種有趣的新方法來儲(chǔ)存和攜帶氫能,這種方法是以水合鎂為基礎(chǔ)的“Powerpaste”,它可以將氫以化學(xué)形式儲(chǔ)存在大氣壓下,在需要時(shí)隨時(shí)釋放。
為了生產(chǎn)這種糊狀物,鎂與氫在350 °C (662 °F)左右的溫度和五到六倍的大氣壓下結(jié)合,形成氫化鎂。酯類和金屬鹽的加入完成了這一過程,并形成了一種粘稠的灰色糊狀物,可以裝入墨盒中。在Powerpaste形式下,它在高達(dá)250 °C(482 °F)的溫度下完全穩(wěn)定。它攜帶的能量是同等重量的鋰電池的10倍,大大超過同等重量的700bar氫儲(chǔ)罐。研究人員表示,使用Powerpaste動(dòng)力系統(tǒng)運(yùn)行的車輛可望獲得 “與汽油相當(dāng)--甚至更大的續(xù)航里程”。
當(dāng)需要釋放能量時(shí),一個(gè)柱塞裝置將糊狀物擠壓到一個(gè)腔室中,在那里它與水發(fā)生反應(yīng),以動(dòng)態(tài)控制的速度釋放氫氣,然后供給燃料電池,以產(chǎn)生電力,用它來運(yùn)行電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)或其他設(shè)備。這種漿料令人印象深刻的能量密度部分來自于它所釋放的氫氣有一半來自于它所反應(yīng)的水。弗勞恩霍夫團(tuán)隊(duì)談到,可將Powerpaste其用于大型無人機(jī),大幅提升它們的飛行時(shí)間和續(xù)航能力,或者用于便攜式電器,比如糊狀供電的野營烤面包機(jī)或水壺等。該團(tuán)隊(duì)表示,這種粘稠的糊狀物可以通過“相對便宜的設(shè)備”通過標(biāo)準(zhǔn)的灌裝線來供應(yīng)。
從物流上看,這種東西似乎比普通的氣態(tài)(當(dāng)然也包括液態(tài))氫簡單得多。它可以用卡車裝在桶里或油罐車?yán)?,或多或少地留在任何地方,不?huì)有危險(xiǎn)。弗勞恩霍夫IFAM正在自己的工廠里建造一個(gè)Powerpaste生產(chǎn)廠,該廠將于今年晚些時(shí)候開工,有能力每年制造多達(dá)4噸的糊狀物,用于試驗(yàn)項(xiàng)目和行業(yè)評估。它還在實(shí)驗(yàn)室的測試臺(tái)上安裝了一臺(tái)發(fā)電機(jī),并在運(yùn)行。
不過,問題依然存在。鎂膏用完后會(huì)發(fā)生什么?它是否會(huì)被回收到工藝中?上面引用的能量密度數(shù)字是否考慮了整個(gè)系統(tǒng)的需求,還是僅僅考慮了燃料儲(chǔ)存?考慮到燃料電池會(huì)產(chǎn)生水這個(gè)副產(chǎn)品,在給定的能量下,它需要使用多少水,填充時(shí)需要添加多少水?
也許最重要的是,制作這種糊劑的過程能源效率如何?在燃料電池系統(tǒng)中,反對清潔氫的一個(gè)黑點(diǎn)就是它對清潔能源的利用效率低得可怕。把清潔能源儲(chǔ)存在電池里,你會(huì)在車輪上得到90%以上的回饋。把它儲(chǔ)存在氫氣中,你就會(huì)在沿途的損耗過程中燒掉至少一半的能量。
Powerpaste的生產(chǎn)需要熱量、壓力和工業(yè)過程,這些都需要耗費(fèi)能源。再加上儲(chǔ)存和運(yùn)輸?shù)呢?cái)務(wù)和能源成本,相比之下,這些方程式很可能讓氣態(tài)氫看起來像一個(gè)非常節(jié)省的小能源持有者。
然后是成本問題;既然Powerpaste的續(xù)航能力大致相同,那么它與汽油相比,在加氫時(shí)的成本如何?當(dāng)然,一開始成本會(huì)很高,而且會(huì)隨著規(guī)模和清潔氫的價(jià)格而下降。但增加的加工和運(yùn)輸成本會(huì)讓它的價(jià)格比直接的氫氣更貴,未來一個(gè)大概的數(shù)字絕對能給人以啟發(fā)。