铁中储存氢气：一种经济高效且可扩展的冬季电网电池解决方案

虽然氢具有高单位质量能量，使其成为一种极好的燃料，但长期储存它非常困难且成本高昂。然而，瑞士苏黎世联邦理工学院的研究人员可能已经找到了改变这一现状的方法。他们发现了一种在普通钢壁容器中储存氢气数月而不释放到大气中的方法——使用铁。

过去的解决方案发现

由苏黎世联邦理工学院功能材料教授温德林·斯塔克领导的研究小组，通过借鉴1784年首次发明的蒸汽铁制氢工艺，偶然发现了这种方法。

该储能解决方案特别适用于太阳能在夏季充足、冬季稀缺的地区，如瑞士。多余的太阳能在夏天被用来分解水生产氢气；然后在752°F（400°C）的温度下将其注入充满铁矿石的不锈钢反应器中。氢气从氧化铁中提取氧气，因此反应堆中只剩下铁和水，可以在不消耗大量能量的情况下储存。

当需要时，蒸汽被送入反应堆以回收储存的氢；然后，它可以很容易地转化为电或热。

使用这种方法还有其他几个优点：

测试一个有几个世纪历史的想法

研究小组在ETH的Hönggerberg园区里试用了他们的技术，使用了三个不锈钢反应器。每个储氢罐的容量为1.4立方米，里面装满了2-3吨铁矿石。试验工厂可以长时间储存大约10兆瓦时的氢气，这将产生4-6兆瓦时的电能。这足够在冬天为三到五个瑞士家庭供电。该试点项目将在2026年之前扩大规模，团队希望在夏季使用太阳能满足校园冬季电力需求的五分之一。

根据该团队去年11月发表的研究论文，目前在单个家庭中使用该系统比从电网供电更昂贵。将其扩展到100个家庭，使能源成本几乎与电网的成本一致，据估计，随着系统的扩展，它只会变得更便宜。

为瑞士及其他地区提供动力

研究人员指出，扩大存储容量只意味着增加更多的反应堆，处理材料可以在充电-放电循环中工作数年，直到需要更换为止。为了在整个冬季为瑞士提供电力，团队估计每年需要大约15-20太瓦时的绿色氢，以及大约1000万立方米的铁矿石（或澳大利亚铁矿产量的2%）。你还需要大约10000个反应堆系统，每个系统的存储能力为1GWh。这相当于每个瑞士居民约1平方米的土地面积。从这个小型试点项目中很难得出一个明确的平均存储成本。尽管瑞士计划到2050年将太阳能占其电力需求的40%以上，但我们不知道它是否会在全国范围内投资储氢。尽管如此，这项几百年前的聪明技术似乎很有希望满足我们未来的季节性能源需求。

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