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解決儲氫難題，西安交大在石墨烯領域又有重大進展

2021年05月21日08:40 來源：石墨烯聯盟

氫能能很好地實現由高碳向低碳的轉型，隨著氫能源的不斷加速發展，氫能將肩負實現碳中和的重要使命。氫能作為一種零碳排放的清潔能源，廣泛應用于航空航天、陸運水運等領域，但是氫氣易燃易爆，十分危險，稍有不慎便容易引發安全事故，所以儲氫技術是目前氫能大規模推廣應用的瓶頸。

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“怎樣更好地儲存、利用氫能”是科學家們一直致力研究的問題。2021年3月5日，2021年國務院政府工作報告中指出，扎實做好碳達峰、碳中和各項工作，制定2030年前碳排放達峰行動方案，優化產業結構和能源結構。近日，西安交通大學科研團隊開發出高密度固態儲氫材料—— 石墨烯界面納米閥固態儲氫材料，可實現儲氫材料安全、可控、穩定釋氫克服氫氣低溫釋放難題。

傳統的氫氣儲運主要通過高壓氣態法或低溫液態法實現，高壓氣態法對容器質量要求高、容易造成氫氣的泄露，安全性低。低溫液態法需要將氫氣冷卻至-200℃以下，成本昂貴，經濟性差導致適用范圍小。同時這兩種方法都必須使用笨重的罐體來承壓或保溫，造成了巨大的有效質量損失，導致總儲氫密度大幅降低。而近年來快速發展的常規固態儲氫材料將氫原子與金屬原子等結合實現氫的儲存，是一種更安全、高效的儲氫方式，但常規材料中氫的釋放存在條件苛刻、動力學緩慢、脫氫不完全、氫氣純度低、催化劑昂貴、催化劑中毒等難以克服的問題，同樣限制了其在商業領域的大規模應用。

針對此問題，西安交通大學電氣學院張錦英教授團隊開發了石墨烯界面納米閥固態儲氫材料，以高活性輕金屬氫化物為原材料，在不同組分界面建立石墨烯界面納米閥結構，通過界面納米閥非催化動力學調控機制實現儲氫材料安全、可控、穩定釋氫。同時該界面納米閥結構能有效隔絕水氧，杜絕氫氣自發泄露，提高材料的儲運安全性，避免了使用笨重的高壓金屬罐或者添加額外的保護裝置來進行運輸，極大地提高了材料便攜性和系統儲氫密度。同時張錦英教授團隊還克服了氫氣低溫釋放的行業性難題，實現了石墨烯界面納米閥固態儲氫材料在-40~85℃寬溫度范圍穩定工作，并成功在50W、200W和1000W燃料電池系統上進行了不同載荷驗證。目前團隊正在進行基于此新型儲氫技術的便攜式氫能電源、無人機、氫能源電動車等產品的設計和開發。

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