氫能作為一種環(huán)保的綠色新能源，越來越得到市場的認可。然而，氫氣的制備和儲存仍有很大的探索空間。最近，中國科研人員的一項研究公開發(fā)布，通過搭建新型光熱系統(tǒng)，氫能的制備效率提高了6倍。在未來，我們也可以駕駛氫能源私家車上高速公路。

大展身手

氫能可以讓載人客車跑起來

還可以“推動”火箭發(fā)射

許多人的概念中的“氫”真的很輕，只要充進氣球，氣球就會立即飄起來。但“氫”也可以非常“重”，可以讓載人客車跑起來。南京航空航天大學能源與動力學院副研究員張凱表示，在北京冬奧會上，綠色氫能源“大展身手”，不僅主火炬燃燒使用氫能，甚至公交車也使用氫燃料電池。數(shù)據(jù)顯示，2022年北京冬奧會張家口投入了710輛氫燃料電池汽車。整個冬奧會期間，共有1200多輛氫燃料電池汽車運行，是奧運會歷史上數(shù)量最多的，也是冬季奧運會上服務數(shù)量最多的。

“事實上，在2008年北京奧運會和2010年上海世博會期間，氫燃料電池汽車就已經(jīng)開始‘工作’。”張凱表示。

“在航天領域，它甚至可以‘推動’火箭的發(fā)射。”張凱表示，“航天燃料中，液氫和液氧是重要組成部分，不僅環(huán)保，而且推力大，是火箭發(fā)射很好的推進劑。”

在我們的日常生活中，氫能也開始逐漸“落地”，“例如，氫是工業(yè)生產(chǎn)中必不可少的原料。氫也可以在農(nóng)業(yè)、美容和健康等領域發(fā)揮重要作用。”

主要特點

綠色環(huán)保，但制備成本過高

張凱展示了一組數(shù)據(jù)：氫作為宇宙中分布最廣泛的物質(zhì)，具有燃燒熱值高的特點，是汽油的3倍、酒精的3.9倍、焦炭的4.5倍。氫燃燒的產(chǎn)物是水，因此它是世界上“最干凈”的能源。氫能研究院執(zhí)行院長、清華大學副教授王賀武曾對氫能的大面積使用做過解讀：理想狀態(tài)下，1公斤氫氣能取代約5升柴油的消耗量，減少約15公斤二氧化碳排放。與柴油、汽油等傳統(tǒng)燃料相比，氫氣杜絕了顆粒物、氮氧化物等污染物的排放。從長遠來看，它對降低溫室效應有很大的影響。

然而，張凱表示，目前我國氫能源更多的是從化石原料中提取的，存在三個困難：高成本高能耗、技術瓶頸和缺乏可持續(xù)發(fā)展模式。

最新研究

構建新型光熱系統(tǒng)

氫能源制備效率提高6倍！

河北大學科研人員的最新研究發(fā)現(xiàn)，氫能的制備效率取得了突破。河北大學物理學院研究員李亞光在《自然通訊》上發(fā)表的最新研究結果顯示，通過新型光熱系統(tǒng)的構建，6㎡正常光照面積的日均產(chǎn)氫量可達23.27m3，有望實現(xiàn)大規(guī)模室外陽光驅動甲醇重整制氫。

“科研人員建立的新型光熱系統(tǒng)，提高氫能制備效率的關鍵在于一種特殊的膜。”張凱拿讀者們最熟悉的太陽能熱水器做了一個類比，“在普通的太陽能集熱管中，太陽光透過玻璃管被涂在熱水管外壁上的黑色薄膜吸收，進而轉化為熱量，但黑色薄膜本身也會在近紅外波段發(fā)出長波輻射，導致吸收的部分太陽能損失。”

在這個新的光熱系統(tǒng)中，這種特殊的薄膜能有效地吸收太陽能并將其轉化為熱量。同時，其近紅外波段的輻射能力顯著降低，大大提高了太陽能的轉化利用，使系統(tǒng)在較低的輻照下達到較高的溫度，加速了甲醇和水的裂解，實現(xiàn)了氫能的高效制備。

根據(jù)公開的數(shù)據(jù)，這種新型光熱系統(tǒng)制氫效率是目前文獻報道的光催化產(chǎn)氫效率的6倍。

展望未來

氫燃料電池車降低成本后或將普及

這樣的畫面完全可以想象，未來的“加油站”即將升級為“加氫站”，市民駕駛氫燃料電池汽車進入“加氫站”，為新能源汽車的氫能高壓氣罐加注氫氣，一踩油門、再次上路。

“目前，中國的研究人員和一些汽車制造企業(yè)在氫燃料電池的研發(fā)方面做出了‘努力’。在未來，我們必須克服氫制備的成本問題。一旦成本降低，氫燃料電池汽車真的有望進入老百姓家里。”張凱表示。

（作者：施曉娟）

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