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研究人员发现利用钙钛矿材料可再生制氢有助于降低生产成本

盖世汽车 Elisha 2022-05-13 08:58:43

盖世汽车讯 据外媒报道,美国国家可再生能源实验室(NREL)的一项分析显示,在以可再生方式生产氢的过程中,钙钛矿材料可能发挥重要作用。

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(图片来源:NREL)

作为可再生能源的重要载体,氢被视为化石燃料的替代品之一,在交通运输、制氨及其他工业领域得到应用。为了推广使用氢燃料,最近美国能源部提出“氢能地球计划”(Hydrogen Energy Earthshot),其目标是在十年内将清洁氢气的成本降低80%,达到每公斤1美元。

NREL研究人员分析了一种新兴的水分解技术。这种太阳能热化学制氢(STCH)技术,可能比常用的电解制氢法更节能。电解法通过电将水分解成氢和氧。STCH则依赖于一种两步化学工艺,首先将金属氧化物暴露在超过1400摄氏度的温度下,然后在更低的温度下使其与蒸汽再氧化,从而产生氢气。NREL高级工程师Zhiwen Ma表示:“该领域非常具有挑战性,还有很多未解问题,主要是从材料的角度。”

该项研究着眼于系统级设计和技术经济分析,以补充正在进行的材料研发,将可能的材料集成至太阳能燃料平台中,并支持能源部的HydroGEN项目。HydroGEN项目通过一系列实验工作来发现材料,包括机器学习、缺陷计算和开发新的钙钛矿材料。研究人员需要确定钙钛矿能够承受必要的高温,同时实现性能目标。

这项工作展示了技术经济分析组合的一部分。这些分析集中在制氢方法上,每种方法的优缺点各异,例如商用电解方法可以通过光伏获得电力,然而这些光伏电池只能捕获一部分太阳光;STCH能够利用整个光谱,但过于集中的太阳热能会使STCH产生化学反应。

研究人员指出,积极地寻找和研究适合STCH工艺的最佳材料,对于这种制氢方法是否会取得成功至关重要。Saur表示:“不一定要真正找到材料。这类分析是为了提供一些界限,从而表明如果满足研究界设想的一些目标和期望,材料成本将达到什么水平。”

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