新兴的储氢技术可以提高能源弹性

随着可再生能源的兴起以及与电力浪涌和极端天气事件导致的停电相关的不确定性增加，储能在确保为医疗设施、数据中心和电信等关键基础设施提供可靠电力供应方面发挥着关键作用。氢气显示出作为一种储能解决方案的前景，研究人员正在开发可以帮助以低成本和高能效长期储存氢气的材料。

在能源部氢和燃料电池技术办公室的支持下，由伯克利实验室领导的一组研究人员检查了基于称为金属有机框架或 MOF 的海绵状材料的备用电源系统，并发现随着进一步的研究和开发，它们可以与其他用于备用电源的储能技术具有成本竞争力。MOF是由金属离子制成的多孔晶体材料，晶体内的大孔可以储存氢气。作为 DOE氢材料高级研究联盟 (HyMARC)的一部分，该团队与太平洋西北国家实验室和加州大学伯克利分校的研究人员合作，使用技术经济分析和工艺建模来分析系统性能。他们的研究发表在《自然能源》杂志上。

“MOF 具有高表面积和氢吸附能力，氢分子可以附着在 MOF 腔表面，”伯克利实验室博士后研究员和主要作者彭鹏说。“特别是对于备用电源应用，它们具有简单的充电/放电机制，允许储存的氢气在放电时立即释放，而无需使用通常需要高温的化学反应。”

使用伯克利实验室科学家 Jeffrey Long 提供的实验数据和分子模拟来预测系统级别的 MOF 性能，研究人员发现，对于 10 兆瓦以下的备用电源应用，例如微电网或社区规模的数据中心，选择 MOF 系统可以与其他大型固定备用电源应用(例如抽水蓄能水电和电池)相比具有成本竞争力。该研究还发现，MOFs 与液态氢存储相比具有成本竞争力，并且比压缩氢存储具有更高的系统级能量密度，因此需要更少的空间。

“使用 MOF 作为备用电源的储氢尚未商业化，但现有的 MOF 已在储氢罐中得到证明，并且有几家初创公司致力于推进这项技术，”伯克利实验室科学家和通讯作者 Hanna Breunig 说。“这些系统可能会在几年后推出，但我们的研究表明，进一步研究和开发 MOF 可能对提高弹性产生关键影响。”