在我們期待邁向清潔能源的未來時,效率很顯然是對氫能源的一大打擊。氫氣的單位重量或體積可儲存的能量遠(yuǎn)多于電池,而且它支持快速加注。但是,當(dāng)電池是一種高效的儲存和釋放能量的方式時,氫氣似乎在每個步驟中都在浪費能量:電解、儲存和運輸、通過燃料電池轉(zhuǎn)換為電力......它甚至還會慢慢地從金屬罐中泄漏出來。
如果Hysata的新電解器技術(shù)能做到它所描述的那樣,電解階段的效率將有一個巨大的飛躍,更好地利用寶貴的清潔能源。通過從給定的能源供應(yīng)中產(chǎn)生更多的氫氣,同時減少運營中的CAPEX和OPEX支出,這種設(shè)備還可以推動綠色氫氣的價格下降,也許會達(dá)到與臟氫氣甚至化石燃料競爭的程度。
那么它是如何工作的呢?首先我們需要了解目前生產(chǎn)氫氣的主要瓶頸:由于電解液中的氣泡是不導(dǎo)電的,它們可以粘在電極上,掩蓋它們與它們需要接觸的液體的接觸,這降低了轉(zhuǎn)換效率。早期的電解器的兩個電極都淹沒在電解液中,這樣就會在它們周圍形成氣泡。在70年代,零間隙電解使陽極和陰極直接與分離膜接觸,通過只允許氣泡在每個電極的一側(cè)形成而提高了效率。而最近,聚合物電解質(zhì)膜技術(shù)允許陰極一側(cè)在沒有電解質(zhì)的情況下運行,通過生產(chǎn)氫氣而不通過液體冒泡,再次提高了效率。
而Hysata的毛細(xì)管供料電解槽繼續(xù)推進了技術(shù)進步。電解池底部的儲液器使電解液不與陽極和陰極接觸,直到它通過一個多孔、親水的電極間分離器利用毛細(xì)作用被吸上來。因此,電解液與電極直接接觸,且只在一側(cè)直接產(chǎn)生氫氣和氧氣,中間沒有任何氣泡的阻礙。
由于沒有水被吸引到釋放氣體的電極一側(cè),阻力進一步減少,因此兩者不會互相妨礙,而且當(dāng)水從分離器中被電解出來時,毛細(xì)作用會吸取更多的水來替代它。
在《自然通訊》上發(fā)表的一篇同行評議論文中,Hysata團隊聲稱其毛細(xì)管作用電解槽的效率已被證明達(dá)到了破紀(jì)錄的98%,大大優(yōu)于"最先進的[大概是不對稱聚合物電解質(zhì)膜]商業(yè)水電解槽",后者顯示的電池效率為83%。氣體交叉率極低,這一點也至關(guān)重要,因為在適當(dāng)?shù)臏囟群蜐舛认拢瑲錃?空氣混合物非常容易爆炸。
該公司表示,這項技術(shù)也減少了電池外的額外費用。不需要液體循環(huán)、氣液分離罐、管道、泵和配件。這種設(shè)備可以是空氣冷卻的,也可以是輻射自冷的,從而進一步降低了資本和運營成本,而且如果受重力限制的毛細(xì)作用的最大高度被證明是一個限制因素,那么,Hysata的技術(shù)還可以調(diào)整儲液罐的位置,讓電解質(zhì)沿著分離器流下。
所有這些因素都有助于減少電解池外的"工廠平衡"能源使用,當(dāng)計算整體系統(tǒng)效率時,這種技術(shù)與其他技術(shù)之間的差距更大。
公司首席技術(shù)官Gerry Swiegers在一份新聞稿中說:"Hysata的整個電解槽系統(tǒng)被設(shè)計成易于制造、擴展和安裝,提供95%的整體系統(tǒng)效率,相當(dāng)于41.5千瓦時/公斤,而現(xiàn)有電解槽技術(shù)的效率為75%或更低。"對于氫氣生產(chǎn)商來說,這將大大降低資本成本。
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