Новые технологии хранения водорода могут повысить энергетическую устойчивость

С ростом использования возобновляемых источников энергии, а также растущей неопределенностью, связанной с перебоями в электроснабжении из-за скачков напряжения и экстремальных погодных явлений, накопление энергии играет ключевую роль в обеспечении надежного энергоснабжения критически важной инфраструктуры, такой как медицинские учреждения, центры обработки данных и телекоммуникации.

Водород перспективен в качестве решения для хранения энергии, и исследователи разрабатывают материалы, которые могут помочь хранить водород в течение длительного времени при низких затратах и ​​высокой энергоэффективности.

 

Технологическая схема для базового сценария с использованием водорода, хранящегося в адсорбентах MOF, в качестве системы резервного питания. Авторы и права: Энергия природы (2022 г.). DOI: 10.1038/s41560-022-01013-w

 

При поддержке Управления технологий водорода и топливных элементов Министерства энергетики группа исследователей во главе с лабораторией Беркли изучила системы резервного питания на основе губчатых материалов, называемых металлоорганическими каркасами , или MOF, и обнаружила, что с дальнейшими исследованиями и разработками , они могут быть конкурентоспособными по стоимости с другими технологиями хранения энергии для резервного питания.

MOF представляют собой пористые кристаллические материалы, состоящие из ионов металлов, где большие поры внутри кристаллов могут хранить газообразный водород. В рамках Консорциума перспективных исследований водородных материалов Министерства энергетики (HyMARC) и в сотрудничестве с исследователями из Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории и Калифорнийского университета в Беркли команда использовала технико-экономический анализ и моделирование процессов для анализапроизводительность системы . Их исследование опубликовано в журнале Nature Energy .

«MOF имеют большую площадь поверхности и способность адсорбировать водород, где молекулы водорода могут прилипать к поверхности полостей MOF», — сказал постдокторский исследователь Berkeley Lab и ведущий автор Пэн Пэн. «Специально для приложений резервного питания они имеют простой механизм зарядки / разрядки, позволяющий высвобождать хранящийся водород сразу после разрядки без использования химических реакций, которые обычно требуют высоких температур».

Используя экспериментальные данные, предоставленные ученым из лаборатории Беркли Джеффри Лонгом, и молекулярное моделирование для прогнозирования производительности MOF на системном уровне, исследователи обнаружили, что для приложений резервного питания мощностью менее 10 МВт, таких как микросети или центры обработки данных, выбранные системы MOF могут быть конкурентоспособными по стоимости с другими крупномасштабными стационарными решениями резервного питания, такими как гидроаккумулирующие электростанции и батареи. Исследование также показало, что MOF конкурентоспособны по стоимости с хранением жидкого водорода и имеют более высокую плотность энергии на системном уровне, чем хранилища сжатого водорода, поэтому требуют меньше места.

«Хранение водорода с использованием MOF для резервного питания еще коммерчески недоступно, но существующие MOF были продемонстрированы в резервуарах для хранения водорода, и есть несколько начинающих компаний, работающих над продвижением этой технологии», — сказала ученый из лаборатории Беркли и автор-корреспондент Ханна Брейниг. «Эти системы могут быть созданы более чем через несколько лет, но наше исследование показывает, что дальнейшие исследования и разработки MOF могут оказать решающее влияние на повышение устойчивости».

Дополнительная информация: Пэн Пэн и др., Стоимость и потенциал металлоорганических каркасов для резервного водородного энергоснабжения, Nature Energy (2022). DOI: 10.1038/s41560-022-01013-w

 

Бесплатная служба распространения новостей для научных организаций и стартапов

hello@technovery.com