雖然氫的單位質素高能量使其成為一種極佳的燃料，但長期儲存卻非常困難和昂貴。瑞士蘇黎世聯邦理工學院（ETH Zurich）研究人員的研究成果可能會改變這種狀況。他們研究出了一種方法，可以利用鐵在普通鋼壁容器中儲存氫氣數月而不會流失到大氣中。
Samuel Heiniger 研究員（左，手持一罐鐵礦石）和 Wendelin Stark 教授（右）在三個裝有氫氣的鐵反應堆前合影
蘇黎世聯邦理工學院功能材料學教授溫德林-斯塔克領導的研究小組從1784 年首次發明的蒸汽-熨鬥制氫工藝中汲取了靈感，從而找到了這種方法。這種儲能解決方案尤其適用於像瑞士這樣夏季太陽能充足、冬季太陽能不足的地方。
夏天，多余的太陽能被用來分水製氫；然後，氫氣被輸送到不銹鋼反應器中，反應器中裝滿了溫度為 752 °F（400 °C）的鐵礦石。氫氣從氧化鐵中提取氧氣，因此反應器中只剩下鐵和水，無需消耗大量能源即可儲存。
ETH 研究人員基於蒸鐵工藝的簡單鐵儲存技術
需要時，將蒸汽送入反應堆，以回收儲存的氫氣；然後就可以很容易地將其轉化為電能或熱能。
使用這種方法還有其他一些優點：
反應堆使用的鐵礦石價格便宜，數量充足，無需加工。
反應器本身只是由不銹鋼制成。
充氣過程是在環境壓力下進行的，因此不需要通常儲存氫氣所需的高壓罐（350-700 巴）。
研究小組在 ETH 的 Hönggerberg 校園使用三個不銹鋼反應器進行了技術試驗。每個反應器的容量為 1.4 立方米，裝有 2-3 噸鐵礦石。試驗工廠可長期儲存約 10 兆瓦時的氫氣，從而產生 4-6 兆瓦時的電能。這足夠三到五個瑞士家庭在冬季使用。該試驗專案將在 2026 年之前發展壯大，團隊希望利用夏季的太陽能發電滿足校園五分之一的冬季用電需求。
聯邦理工學院校園內用於儲存氫氣的裝有鐵礦石的不銹鋼反應器
根據該團隊去年 11 月發表的研究論文，目前單個家庭使用該系統的成本高於使用電網供電的成本。將其擴大到 100 戶家庭後，能源成本幾乎與電網成本持平，而且據估計，隨著系統的擴大，成本只會越來越低。
研究人員指出，擴大儲存容量只意味著增加更多的反應堆，加工材料在需要更換之前，可以在充放電迴圈中工作數年。
據該團隊估計，要想在冬季為整個瑞士提供電力，每年需要約 15-20 太瓦時的綠色氫氣，以及約 10000000 立方米的鐵礦石（相當於澳洲鐵礦產量的 2%）。同時還需要大約 10000 個反應堆系統，每個系統能夠儲存 1GWh 的電力。這相當於瑞士每個居民需要 1 平方米的土地。
從這個小型試點專案中很難得出明確的儲氫平準化成本。雖然瑞士計劃到 2050 年用太陽能滿足 40% 以上的電力需求，但我們不知道瑞士是否會在全國範圍內投資氫氣儲存。不過，這項數百年前的聰明技術似乎很有希望滿足我們未來的季節效能源需求。
編譯自/ScitechDaily
