本文翻譯自原文：
到2050年，太陽能發電預計將滿足瑞士40%以上的電力需求。但太陽能並不總是在需要時可用：夏天太陽能太多，冬天太陽能太少，陽光較少，無法使用熱泵。全速奔跑。根據瑞士聯邦政府的能源戰略，瑞士希望通過進口、風能和水電以及高山太陽能和燃氣發電廠相結合來縮小冬季電力缺口。
最大限度地減少冬季對進口和燃氣發電廠的需求的一種方法是在夏季使用廉價的太陽能生產氫，然後在冬季將其轉化為電力。然而，氫高度易燃、高度揮發，並使許多材料變脆。
從夏季到冬季的天然氣儲存需要特殊的加壓容器和冷卻技術。這需要大量的能源，並且必須遵循的許多安全預防措施使得建造這樣的存儲設施非常昂貴。更重要的是，氫氣罐從來都不是完全防漏的，這會破壞環境並增加成本。
現在，由蘇黎世聯邦理工學院化學和應用生物科學系功能材料教授Wendelin Stark領導的研究人員開發了一種季節性氫儲存的新技術，該技術比現有解決方案更安全、更便宜。研究人員正在使用一種眾所周知的技術和地球上第四豐富的元素：鐵。
研究結果發表在《可持續能源與燃料》雜誌上。
化學品儲存
為了更好地儲存氫，斯塔克和他的團隊使用了自19世紀以來已知的蒸汽熨燙工藝。如果夏季太陽能過剩，可以利用它分解水產生氫。然後將氫氣送入裝有400攝氏度天然鐵礦石的不鏽鋼反應器中。在那裡，氫從鐵礦石（用化學術語來說是鐵氧化物）中提取氧氣，產生鐵和水元素。
「這個化學過程類似於給電池充電。這意味著氫中的能量可以以鐵和水的形式長期儲存，幾乎沒有損失，」斯塔克說。
當冬天再次需要能源時，研究人員顛倒了這個過程：他們將熱蒸汽注入反應堆，將鐵和水重新轉化為鐵氧化物和氫。然後，氫可以在燃氣渦輪機或燃料電池中轉化為電力或熱量。為了將排放過程所需的能量保持在最低限度，排放反應的廢熱用於產生蒸汽。
廉價鐵礦石遇上昂貴的氫
「這項技術的一大優勢是原料鐵礦石易於大量購買。而且，在我們將其放入反應堆之前，它甚至不需要進行處理，」斯塔克說。此外，研究人員認為，大型鐵礦石儲存設施可以在世界各地建造，而不會對全球鐵市場價格產生顯著影響。
發生反應的反應堆不必滿足任何特殊安全要求。它由僅6毫米厚的不鏽鋼牆組成。反應在大氣壓下進行，儲存容量隨著每個循環而增加。
一旦充滿鐵氧化物，反應器就可以重複使用任何數量的儲存周期，而無需更換其內容物。這項技術的另一個優點是研究人員可以輕鬆擴展存儲容量。這只是建造一個更大的反應堆並填充更多鐵礦石的案例。所有這些優勢使得這種存儲技術比現有方法便宜十倍。
然而，使用氫也有缺點：與其他能源相比，其生產和轉化效率較低，因為高達60%的能量在該過程中損失。這意味著當有足夠的風能或太陽能並且其他選擇不可行時，氫作為存儲媒介最有吸引力。對於無法電氣化的工業過程尤其如此。
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原文：https://techxplore.com/news/2024-08-iron-based-hydrogen-storage-feasibility.html
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