新興的儲氫技術可以提高能源彈性

隨著可再生能源的興起以及與電力浪涌和極端天氣事件導致的停電相關的不確定性增加，儲能在確保為醫療設施、數據中心和電信等關鍵基礎設施提供可靠電力供應方面發揮著關鍵作用。氫氣顯示出作為一種儲能解決方案的前景，研究人員正在開發可以幫助以低成本和高能效長期儲存氫氣的材料。

在能源部氫和燃料電池技術辦公室的支持下，由伯克利實驗室領導的一組研究人員檢查了基于稱為金屬有機框架或 MOF 的海綿狀材料的備用電源系統，并發現隨著進一步的研究和開發，它們可以與其他用于備用電源的儲能技術具有成本競爭力。MOF是由金屬離子制成的多孔晶體材料，晶體內的大孔可以儲存氫氣。作為 DOE氫材料高級研究聯盟 (HyMARC)的一部分，該團隊與太平洋西北國家實驗室和加州大學伯克利分校的研究人員合作，使用技術經濟分析和工藝建模來分析系統性能。他們的研究發表在《自然能源》雜志上。

“MOF 具有高表面積和氫吸附能力，氫分子可以附著在 MOF 腔表面，”伯克利實驗室博士后研究員和主要作者彭鵬說。“特別是對于備用電源應用，它們具有簡單的充電/放電機制，允許儲存的氫氣在放電時立即釋放，而無需使用通常需要高溫的化學反應。”

使用伯克利實驗室科學家 Jeffrey Long 提供的實驗數據和分子模擬來預測系統級別的 MOF 性能，研究人員發現，對于 10 兆瓦以下的備用電源應用，例如微電網或社區規模的數據中心，選擇 MOF 系統可以與其他大型固定備用電源應用(例如抽水蓄能水電和電池)相比具有成本競爭力。該研究還發現，MOFs 與液態氫存儲相比具有成本競爭力，并且比壓縮氫存儲具有更高的系統級能量密度，因此需要更少的空間。

“使用 MOF 作為備用電源的儲氫尚未商業化，但現有的 MOF 已在儲氫罐中得到證明，并且有幾家初創公司致力于推進這項技術，”伯克利實驗室科學家和通訊作者 Hanna Breunig 說。“這些系統可能會在幾年后推出，但我們的研究表明，進一步研究和開發 MOF 可能對提高彈性產生關鍵影響。”