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研究报告 | 世界能源技术创新方向及发展趋势

来源:能源研究俱乐部 | 作者:能源研究俱乐部 | 2020年8月11日() | 打印内容 打印内容

4.层状三元金属氢化物电极提升柔性电容性能

随着柔性可穿戴电子器件的快速发展,人们对柔性储能器件的需求逐步增加。而柔性超级电容器(超容)作为一类便携式能量储存设备也受到了许多研究者的关注。然而,当前商用的柔性超容能量密度较低(小于10瓦时/千克)无法满足高能量密度的实际需求,开发具有高容量、高充放电倍率性能的柔性电极材料极为重要。层状金属氢氧化物(LDH)具有双电层电容和赝电容的储能特性,是一类重要的超容电极材料,如镍钴层状氢氧化物,但其在碱性环境中存在不稳定性,亟需予以解决。新加坡国立大学课题组采用简单的水热法制备了一种镍(Ni)、钴(Co)、铝(Al)三元金属复合的层状氢化物柔性超容电极材料,通过对Al元素含量的优化调节,显著提升了柔性非对称超容的放电比容量和循环稳定性。该项研究制备了一种新型的三元金属双层氢化物柔性电极材料,通过Al元素的引入有效地改善了电极比电容和结构稳定性,从而获得了具有高比电容、高倍率性能和长循环寿命的柔性超容器件,电容器件经过15000次循环后,容量仅衰减不到9%。为改善柔性可穿戴电子器件储能提供了新的技术方案。

(五)氢能技术稳步推进

1.全球首次实现远洋氢运输

由多家日本企业组成的新一代氢能链技术研究合作组(AHEAD)实现了全球首次远洋氢气运输,从文莱向日本运输了第一批氢气,通过在川崎市沿海的东亚石油株式会社京滨炼油厂开始供应从甲基环己烷(MCH)中分离出来的氢气,为水江发电厂的燃气涡轮机提供燃料。不同于日本与澳大利亚开展的褐煤制氢—液氢输运,AHEAD项目采用千代田公司的SPERA技术探索有机液态储氢的商业化。相对于低温液态储氢的高能耗(25%左右)、易蒸发(0.5%~1%/日),有机液态储氢具有性能稳定、简单安全以及可充分利用现有石化基础设施等优势。但也存在着反应温度较高、脱氢效率较低、催化剂易毒化等问题。该技术的核心是找到高效的催化剂。千代田公司利用甲基环己烷(MCH)作为载体,开发的催化剂“有效寿命”超过1年,并成功进行了10000小时的示范运行。

2.10兆瓦级可再生能源电力制氢厂投运

位于日本福岛县浪江町的10兆瓦级可再生能源电解水制氢示范厂(FH2R),是目前世界上最大的可再生能源制氢装置。该设施于2020年3月7日开始运行,进行清洁廉价制氢技术的生产试验。该设施在18万平方米场地内铺设了20兆瓦太阳能发电装置,接入10兆瓦电解水制氢装置,设计生产能力每小时1200标准立方米氢气。开始运行期间能够年产200吨氢气,生产过程中二氧化碳净排放为零。生产的氢气预计主要以压缩罐车和气瓶组的形式供应福岛县和东京都市场。氢产量和储存量将根据对市场需求的判断进行调整。氢产量还将适应电力系统负荷调整的需要进行调节,以满足用电供需平衡的要求,最终不使用蓄电池而通过利用电能—氢能之间的转化实现电网负荷调整达到供需平衡。具体实施中,东芝能源系统负责项目协调及氢能系统,东北电力负责电力系统及相关控制系统,岩谷产业负责氢的需求预测系统和氢的储存、供给。

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