曾幾何時，氫被認為是一種未來燃料。但你可知道，早在1806年，世界上第一臺內(nèi)燃機就已經(jīng)出現(xiàn)了。一些化工或煉油企業(yè)都在通過燃燒化石燃料來制造氫氣，這種方式確實不妥。國際能源署表示，這種制氫方式每年會產(chǎn)生8.3億噸二氧化碳，相當(dāng)于英國和印尼的碳排放量之和。這樣看來，在氫能源技術(shù)上，仍有許多問題需要解決。例如，如何才能更安全的儲氫氣，如何才能提高制造效率，降低制造成本，以及如何才能將氫氣更安全的放在汽車中。這期讓我們看看氫氣的全新儲存方式-固態(tài)氫。

固態(tài)氫設(shè)備示意圖

其實，像公交車、火車和輪船這些大型運輸設(shè)備對氫的依賴十分嚴(yán)重，因為它們的運行需要消耗大量能量，所以，如果把氫做成電池的形式放進車?yán)铮菚且患芰瞬黄鸬氖虑?。相比于傳統(tǒng)電池，氫燃料電池擁有更高的行駛里程，更短的充電時間。因此，氫也被看作是長途旅行的絕佳燃料。雖然有著這么多優(yōu)點，但氫也有一個致命的問題，那就是如何才能更安全、更經(jīng)濟的將大量氫氣儲存在交通工具上呢？

以目前的技術(shù)，要保證安全就必須將氫氣儲存在高壓容器中，而高壓容器的造價昂貴，且不易維護。氫氣要經(jīng)過高壓液化才能有效儲存，然而，它在-253攝氏度時就會沸騰。所以，想讓它保持在液態(tài)，就必須用到低溫高壓罐，這大大增加了維護成本。與液態(tài)儲存方式相比，固態(tài)儲存不僅可以將更多的氫壓縮進更小的空間中，而且也不需要用到高壓低溫儲存裝置。這大大降低了成本，憑借著這項技術(shù)，氫動力汽車或許可以跟燃油汽車甚至是電動汽車掰掰手腕，固態(tài)氫儲存主要有兩種方式，一種是吸附，另一種則是吸收。簡單來說，吸附是將氫附著到金屬表面而吸收是讓氫附著到金屬內(nèi)部。

固態(tài)氫吸收過程示意圖

不過現(xiàn)在，又出現(xiàn)了一種更為先進的技術(shù)，它被稱為“零碳捕捉技術(shù)”，相比于普通鋰離子電池，零碳捕捉技術(shù)的容量更大，成本也更加低廉，大約5分鐘就能將電池充滿。簡單來說，零碳技術(shù)的核心是一種比頭發(fā)絲還要薄10倍的光活化納米薄膜，它可以在常溫常壓下對氫氣進行儲存，如果想要釋放氫氣，只需要通過一束激光照射到納米薄膜上就可以了。這聽上去是不是很簡單呢？其實早在2009年，零碳捕捉技術(shù)就已經(jīng)出現(xiàn)了，但是可能因為過于超前，美國能源部禁止了這項研究。直到2017年，它才得以重見天日。

那么，零碳捕捉是如何實現(xiàn)的呢？這里用到了一種關(guān)鍵材料，它就是SMA。SMA是一種記憶合金，在低溫時會發(fā)生變形，隨著溫度的升高又會恢復(fù)到之前的形狀。雖然從表面上看它的屬性跟塑料十分相似，但SMA確是一種由鎳和鈦組成的合金，在機械和醫(yī)療領(lǐng)域都有著廣泛的運用。SMA中還含有一定量的堿土金屬，它也是葉綠素的主要成分，葉綠素是植物光合作用的關(guān)鍵，這就是SMA可以直接跟光相互作用的主要原因。SMA可以將氫原子吸收到它的內(nèi)部，當(dāng)溫度達到200度時，氫氣就會被釋放，它就像是一臺DVD播放機，氫氣被儲存在“碟片”中，內(nèi)部的高溫激光則負責(zé)釋放氫氣。也就是說，薄膜納米孔上的負電荷會吸收帶正電的氫原子，當(dāng)激光照射到薄膜上后，會將負電荷變成正電荷，從而釋放出氫原子。跟其他材料不同，這種納米薄膜并不會因為激光的照射而升高溫度。

關(guān)鍵的SMA材料

目前來看，氫氣主要由能源密集型的高碳技術(shù)產(chǎn)生。例如，天然氣的燃燒和電解，所以，這種零碳捕捉技術(shù)對于氫氣的生產(chǎn)和運輸會產(chǎn)生重要的影響。如果取得成功，那氫動力汽車或許會跟電動汽車一樣普及，充滿氫氣的'磁帶盒'取代了高壓容器罐，如果氫氣用完了，我們只需要去便利店買一個新的充滿氫氣的'磁帶盒'，花幾分鐘換上就可以了。它還可以成為能源電網(wǎng)的得力助手，我們可以利用這項技術(shù)，將電解質(zhì)產(chǎn)生的氫氣儲存起來，因為不受溫度和壓力的影響，它們很容易就可以注入到氫燃料電池中。在陰天或不刮風(fēng)的時候，它們可以成為太陽能和風(fēng)能發(fā)電的良好補充。

太陽能和風(fēng)能發(fā)電

那么，這種氫燃料電池的運輸是否方便呢？給大家舉個例子，一艘貨輪可以運送20000噸氫氣，它們足夠為25000戶家庭提供整整一年的電力需求。零碳捕捉技術(shù)的出現(xiàn)或許會讓鋰離子電池黯然失色，相比于傳統(tǒng)電池，它的價格便宜了17%，重量減輕了30%。但它也有不足的一面，光活化儲存單元的效率為70%，這要比大容量鋰離子電池70%-90%的效率略低。此外，在電池能量密度方面，光活化儲存單元似乎也并不占優(yōu)。不過固態(tài)氫的最大優(yōu)勢之一就是省錢，一輛運用固態(tài)氫技術(shù)的卡車，要比傳統(tǒng)壓縮技術(shù)的卡車每年節(jié)省20000歐元的燃料費用，這得益于每千瓦時固態(tài)氫的成本比傳統(tǒng)壓縮氫低50%。

海運氫氣示意圖

那么你覺得固態(tài)氫技術(shù)會得到普及嗎？