固態能源前景看好
汽車氫燃料的儲存方式，大有進展囉！
撰文╱艾胥利（Steven Ashley）
翻譯／宋宜真
 
氫氣補充站：未來要發展氫經濟，一定會需要車上型的氫氣壓縮儲存槽，以及氫氣傳送和補充的系統。

汽車駕駛總是希望車子在加滿的狀態下，至少可以飆完480公里。這可不是指燃油汽車，而是指未來以無污染的氫氣為動力的汽車；不過，續航力不足是這種車目前最大的困難（參見2005年4月號〈氫燃料電池車乾淨上路〉）。儘管工程師已經費盡心思，卻仍舊想不出一個好辦法，能夠將足夠的氫氣（全宇宙密度最低的物質）裝載到車上。

一般壓縮氫氣儲存槽所使用的方式，是將氣體壓縮使壓力達到每平方公尺700萬公斤重，或是冷卻到將近-252℃使之液化，但這只能達到所需能量密度的一半，無法將整個氣瓶充滿。幾年前，研究人員認為，可以在車上直接利用化學方法，從甲醇等液態碳氫化合物中釋放出氫氣，但結果並不成功。之後，儘管通用、豐田、BMW等汽車公司仍在進行長期的研究計畫，卻一直沒再想出裝載氫氣的其他方法。不過最近出現了一絲曙光。通用汽車與在美國加州馬利布的合作夥伴HRL實驗室，發表了兩種儲存氫氣的技術：低溫吸附作用（cryoadsorption）以及去穩定的金屬氫化錯合物。

低溫吸附作用所運用的方法，介於壓縮和低溫儲存兩種方法之間。通用汽車氫氣儲存研發的負責人史皮羅特（James Spearot）解釋，低溫吸附作用主要是讓氣體吸附在大片的材料表面。首先，工程師為了縮小氣體的體積，先將氣體冷卻至液態氮的溫度（-196℃），以便再冷卻至液態氫的溫度。史皮羅特說明：「接下來，再施以每平方公尺約70萬3000公斤重的壓力，將氫氣強行灌入材料裡各個細微的角落。」傳統用來供氣體吸附的大片材料，使用的是磨成粉狀的活性碳，但其他合成的材料或許更可靠，例如多孔的聚合物，以及利用「有機金屬分子籠」（包含著金屬原子的碳氫化合物結構）所製作而成的材料。

通用汽車也著手改良金屬氫化物（輕金屬元素與氫的結合）。這種金屬氫化物的粉末，在受熱後會分解，釋放出氣體來。然而，溫度還是要夠高，因為金屬原子會以鍵結力強的共價鍵抓住氫。近年來，研究人員已經製作出效能更佳的複合物，例如硼氫化鋰，在這種金屬氫化物中，金屬原子與氫原子團（由數個氫原子組成）之間，是以較弱的離子鍵鍵結。

去年，由HRL的伐侯（John Vajo）所主導的團隊，降低了分解物質所需的溫度，方法是將矽添加到金屬氫化錯合物系統裡，這種添加物的作用就如去穩定劑一般。HRL感應器暨材料實驗室的領導人莫默達（Leslie Momoda）解釋：「基本上，去穩定劑會取代氫氣的位置，與金屬結合在一起。」舉例來說，以氫化鎂當做硼氫化鋰的去穩定劑，可以將釋放氣體所需的溫度從400℃降到275℃。此外，氫化物的儲氫量可達自身重量的9%，從過去的目標6.5%一下子提高許多。她希望HRL的工作人員最後可以找出一個最適合的化合物，具有足夠的吸收能力，把釋放出氫氣的溫度降到150℃，甚至更低。不過莫默達也承認，釋放氫氣的速率還是太慢了，以目前的材料而言，要補充燃料還得花上30分鐘。

當然了，發展出實際可用的車上型氫氣儲存槽，只是構成氫經濟成功的一半要素；另一半則有賴於大型的氫氣傳送、燃料補充的網絡。慶幸的是，後者並不需要技術上的突破，只要錢夠多就行了。

【本文出自科學人2005年7月號】

來自 http://sa.ylib.com/news/newss...No=714&CL=14