氢能存储解决方案：2025年将有什么新变化？

为什么选择氢能存储？
首先，为什么大家对氢能如此关注呢？氢是宇宙中含量最丰富的元素，并且具有巨大的能源潜力。它清洁、可再生且用途广泛。此外，它零排放，在当前气候变化问题严峻的背景下，这一点意义重大。
可以用氢为电动汽车的燃料电池提供动力、发电，甚至为家庭供暖。可能性简直无穷无尽。但是，这有个很大的 “但是”，氢也面临着诸多挑战。它极易燃烧，体积能量密度低，而且存储起来可能很麻烦。

2025年氢能存储的现状
截至2025年，在存储技术方面已经取得了一些重大进展。像耐尔氢能源（Nel Hydrogen）、海克斯康普瑞斯（Hexagon Purus）和普拉格能源（Plug Power）等公司正在引领潮流，并且引起了不小的轰动。
我们看到在以下方面取得了进步：
（1）压缩氢气存储
（2）液态氢存储
（3）固态氢存储
（4）甚至在金属氢化物和化学储氢方面也有一些很酷的成果

每一种都有其优缺点：

(1)压缩氢气存储
压缩氢气的原理相当简单。你获取氢气，在高压下（通常约350-700巴）对其进行压缩，然后将其存储在高压容器中。
从优点方面来说，这种方法按重量计算具有相当高的能量密度（约5.6%的重量占比，换算一下就是每千克33.33千瓦时，给想了解具体数据的人说明一下）。但关键问题是，即使在高压下，其体积能量密度仍然相当低。此外，高压容器存在安全隐患，而且压缩过程也会消耗大量能量。
即便如此，压缩氢气还是有其用途的。它非常适合用于燃料电池汽车，并且是这份列表中技术最成熟的。像海克斯康普瑞斯这样的公司正在制造一些令人印象深刻的4型复合气瓶用于压缩氢气存储。

（2）液态氢存储
现在我们来谈谈液态氢。这个稍微复杂一些。你必须将氢气冷却到极低的-253°C（-423°F）才能使其液化。这需要消耗大量能量，而且你还得应对蒸发损失的问题——液态氢会慢慢变回气态。
但问题在于，液态氢有一个巨大的优势——它的能量密度。按体积计算，液态氢的能量密度是700巴压力下压缩氢气的2.1倍。这可相当可观。
那么，哪些公司在从事这方面的工作呢？嗯，法液空（Air Liquide）在这个领域是个重要参与者。他们研究液态氢已经有一段时间了，并且正在取得重大进展。但也并非一切顺利。液态氢仍有一些重大挑战需要克服，比如尽量减少蒸发损失以及降低液化所需的能量。

（3）固态氢存储
好了，现在我们要进入真正酷炫的部分了。固态氢存储是当下的热门方向。这是指将氢存储在固体材料中，比如金属氢化物或化学氢化物。
这里最大的优势就是安全。使用固态存储，你无需担心高压或超低温。此外，这些材料可以具有相当惊人的储氢能力。
以金属氢化物为例。这些是能与氢发生反应形成氢化物的金属（或合金）。其中一些按重量计算可以存储高达7.6%的氢。这甚至比液态氢还好！
但是，你肯定知道会有个 “但是”，这些材料可能很昂贵，而且存在一些动力学问题。这意味着氢的吸收和释放可能会比较缓慢。不过别担心，人们正在努力解决这些问题。像麦克菲能源（McPhy Energy）和佛吉亚（Faurecia）这样的公司在这个领域正在开展一些非常酷的研究。

深入探究金属氢化物
好啦，让我们更深入地了解一下金属氢化物。它们基本上是能够吸收和释放氢的合金，就像小小的氢海绵。
金属氢化物有几种不同类型：
（1）二元氢化物，比如 MgH₂或 TiH₂
（2）金属间氢化物，比如 LaNi₅H₆或 FeTiH₂
（3）甚至还有复杂氢化物，比如 NaAlH₄或 LiBH₄

每一种都有其各自的优缺点。例如，二元氢化物超级轻，并且可以存储大量的氢。但它们也具有较强的反应性，这可能会带来安全问题。
另一方面，金属间氢化物则相对更稳定一些。它们没那么轻，但仍然可以存储大量的氢。而且它们是可逆的，这意味着你可以对它们进行多次充放氢操作。
然后是复杂氢化物。这些就稍微复杂一些了。它们可以存储大量的氢，但存在一些严重的动力学问题。也就是说氢的吸收和释放过程比较缓慢。不过人们正在努力研究解决办法。目前在诸如纳米限域和催化失稳等方面有一些很有前景的研究。

（4）化学储氢
现在我们来谈谈化学储氢。这是指将氢存储在化合物中，比如氨（NH₃）或甲酸（HCOOH）。
这里的主要优势在于，这些材料在室温下通常为液态，这使得它们易于运输和处理。此外，它们可以具有相当高的储氢能力。
以氨为例。它按重量计算含氢量达到 17.6%，这是相当高的。而且氨已经有庞大的生产和分销基础设施。另外，它不含碳，这是个很大的优点。
但是，氨有毒，而且气味刺鼻。此外，还得处理诸如分解和提纯等问题。
不过别担心，人们正在努力解决。目前在氨裂解和膜反应器等方面有一些非常酷的研究。像康明斯（Cummins）和西门子（Siemens）这样的公司在这个领域正在开展一些非常有趣的研究，大家可以关注一下。

氢能存储的其他亮点，比如：
・低温压缩氢，基本上是液态氢和压缩氢的混合形式。它在重型卡车和公交车等领域具有巨大潜力。
・有机液体载体，这些很酷的液体材料可以吸收和释放氢。它们有点像是化学储氢和液态氢存储的结合体。
・甚至还有在纳米材料中的氢存储，比如碳纳米管或金属有机框架。这仍处于相当早期的阶段，但潜力巨大。

氢能存储的未来
那么，氢能存储的未来会怎样呢？
比如：
（1）先进材料，如高熵合金或纳米复合材料。这些可能会彻底改变固态氢存储。
（2）更好的催化剂，这可以加快金属氢化物或化学氢化物等材料中氢的释放和吸收速度。
（3）改进的液化工艺，这可以使液态氢更具可行性。
（4）甚至还有新的存储概念，比如在玻璃微球中存储氢或在多孔材料上进行低温吸附存储。

氢能存储的实际应用
那么，在哪里能看到氢能存储的实际应用呢？嗯，几乎无处不在。
现在路上已经有氢燃料电池汽车，比如丰田Mirai和现代Nexo。它们使用压缩氢气存储来为燃料电池提供动力。
还有氢动力公交车、卡车，甚至火车。例如，阿尔斯通的Coradia iLint就是一款氢动力火车，已经在德国投入运营。它使用压缩氢气存储和燃料电池的组合来发电。
而且不止这些。氢能存储还用于备用电源、离网电力，甚至电网储能等方面。像耐尔氢能源和普拉格能源这样的公司在这个领域正在开展一些非常酷的研究。

挑战与解决方案
氢能存储确实很棒，但也并非一帆风顺。仍需克服一些重大挑战。
比如：
（1）成本。氢能存储可能很昂贵，需要找到降低成本的方法。
（2）效率。一些氢能存储方法，比如液态氢存储，可能能源消耗很大。需要找到提高效率的方法。
（3）安全。氢极易燃烧，一些存储方法，比如压缩氢气存储，可能相当危险。我们需要找到让氢能存储更安全的方法。
（4）基础设施。需要建设氢生产、分销和存储的基础设施。

不过别担心，人们正在努力解决这些问题。这个领域有大量的研究正在进行，而且各公司也在大力投资氢能存储。在未来几年我们会看到重大进展。

总结
氢能存储的未来一片光明，仍有一些重大挑战需要克服。

常见问题解答
(1)什么是氢能存储？
氢能存储是一种以氢的形式存储能量的方式。这可以通过多种方法实现，包括压缩氢气存储、液态氢存储和固态氢存储等。
(2)氢能存储的优势有哪些？
氢能存储有几个优势，包括高能量密度、零排放，以及在从交通运输到电网储能等各种应用中的通用性。
(3)氢能存储面临哪些挑战？
挑战包括成本高、效率问题、由于氢的易燃性带来的安全隐患，以及对基础设施建设的需求。
(4)哪些公司在氢能存储领域处于领先地位？
国际上有Nel Hydrogen, Hexagon Purus, Plug Power, Air Liquide, McPhy Energy, Faurecia, Cummins, and Siemens等公司处于氢能存储技术的前沿。

 （来源：源因研究院）