甬派客戶端記者 柯善露 史米可 通訊員 蔣觀月
氫能,被譽為“21世紀的終極能源”,清潔低碳、高效又可持續。
寧波地處浙江省兩條“氫走廊”義甬舟和環杭州灣的交匯中心,占據絕佳的地理優勢。同時,作為全國七大石化基地之一,寧波擁有眾多化工企業,可提供大量的副產氫資源,豐富的產業集群和四通八達的水系為“制氫-儲氫-運氫—用氫”鏈條發展提供了可靠的平臺。
依托寧波的氫能產業布局,2023年9月24日,中國科學院寧波材料技術與工程研究所氫能利用與儲能技術實驗室(以下簡稱“氫能實驗室”)正式揭牌成立,圍繞國家可再生能源利用和氫電轉化的重大任務需求,著力實現材料性能和技術瓶頸的重要突破。
什么是氫能源?為何稱它為“終極能源”?氫能燃料電池的工作原理是什么?有哪些應用場景?
本期“科技成果科普發布”邀請到中國科學院寧波材料技術與工程研究所王宇楠研究員,為大家揭秘氫能源的神奇力量。
“氫是元素周期表里的1號元素,在宇宙中最為常見,占宇宙總質量的四分之三?!蓖跤铋硎?,氫用作能源時,其燃燒值很高,燃燒同等質量的氫氣所放出的熱量是天然氣或普通汽油的2倍以上。而且,氫燃燒后的產物是水或水蒸氣,因此氫能是自然界的脫碳化能源,是真正的清潔能源。
這么好的氫能源,我們如何利用?王宇楠告訴記者,氫能的利用方式主要有氫內燃機和燃料電池,相比之下,燃料電池在相對溫和的條件下將化學能轉化為電能,其效率遠高于直接燃燒。更重要的是,燃料電池最大限度地隔絕了氫氣和氧氣,極大提升了安全性,并且實現了零碳排放。
節目現場,王宇楠向我們展示了兩個由氫能實驗室材料應用與電堆設計的示范性燃料電池產品——氫能源無人機和氫能源電瓶車。
“這個氫罐旁邊的‘黑匣子’就是無人機的發動機,也就是氫能燃料電池電堆?!蓖跤铋榻B,在燃料電池的膜電極上會發生神奇的化學反應產生電能,而反應的唯一產物是水。
作為膜電極的關鍵材料之一,催化劑可以促進氫、氧在電極上氧化還原反應的發生,并提高反應速率。但目前,廣泛使用的商用催化劑成本較高,占據燃料電池整體電堆總成本約40%。
王宇楠表示,氫能實驗室通過改進催化劑擔載工藝以及結構骨架的技術路線,設計材料結構的孔徑、孔深及孔壁,突破載體高石墨化以及催化劑擔載位置精準可控?!斑@一方式可以有效提升催化劑的活性和使用壽命,結合產能升級,可以緩解目前膜電極組件性能低、壽命短、成本高的關鍵問題?!?/font>
目前,氫能源已經走進我們的生活。憑借燃料能量轉化率高、噪聲低以及碳零排放等優點,氫能的使用場景十分豐富,可廣泛應用于汽車、飛機、列車、輪船等交通工具以及固定電站。
談及未來氫能的發展方向,王宇楠表示,氫能實驗室將持續加強關鍵材料核心部件的技術轉化,形成具有完全自主知識產權的批量制備技術,以制造裝備帶動材料研發升級,以材料改良拉動制造裝備迭代,全面推動關鍵材料、核心部件、制造裝備等國產化與批量生產。
?。ㄔ陌l布于2023年11月16日甬派客戶端)
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