周少雄教授长期从事金属磁性材料的研发以及产业化工作,为突破国外技术封锁和市场垄断,他主持了国产非晶和纳米晶带材工业生产技术和应用技术研发,提出不同于日、美的带材制造技术,发明关键工艺装备,研发出成套装备,突破了高品质宽幅铁基非晶带材连续化生产技术和产业化应用技术,建成了我国首条具有自主知识产权的万吨级非晶带材生产线,实现了国产非晶带材在电力系统中的大规模应用,引领我国非晶带材的产业崛起。同时,他带领团队发明了感抗类元器件用纳米晶材料及其超薄带材(宽度≥120毫米、厚度≤18微米)制备和应用技术,建成了年产2000吨纳米晶超薄带材生产线,综合实力进入世界前三。

近几年来,以固态储氢为能源供应的大巴车、卡车、冷藏车、备用电源等在我国相继问世。虽然只是试验示范项目,但还是在氢能源圈内引发了极大的关注。

固态储氢改变氢气高密度储存和安全应用两个难题,究竟是如何实现的?氢气的储运难题一旦获得解决,氢能源将在哪些领域发挥作用?带着这些问题,记者前采访了江苏省产业技术研究院集萃先进能源材料与应用技术研究所所长周少雄博士。

存储和运输问题影响了氢能利用!化学元素氢(H),在元素周期表中位列第一,是所有原子中最小的。但这个无色无味的“小家伙”却是宇宙中最常见的元素,氢及其同位素占到了太阳总质量的84%,宇宙质量的75%都是氢。

“我们现在还生活在碳时代,但是在未来,氢能将是举足轻重的能源。”周少雄告诉记者,氢资源丰富,可以由水制取,氢供给燃料电池的产物还是水,不仅是世界上最干净的能源,还能实现能源物质循环利用、可持续发展。

当前,我国正面临着能源安全和碳排放两大挑战,在碳中和、碳达峰的目标下,必须调整当前过度依赖化石能源的能源结构,而将氢能纳入整个能源体系中,有助于改善我国的高碳能源结构,保障能源安全。

但是,从人类认识到氢气可以燃烧至今,已经过去200多年,氢能的高效利用仍然进展缓慢。“氢能的利用,涉及制氢、储运、应用3个环节,其中高密度安全储运氢是主要的瓶颈问题。”周少雄说,氢在通常条件下以气态形式存在, 且易燃、易爆、易扩散,这就给氢的储存和运输带来了很大的困难。

目前,氢气的储运主要分为气态、液态和固态3种方式。气态储氢较为常见,可分为低压和高压两种。过去,街头巷尾卖气球的小贩,会载着一个大钢瓶,这就是低压储氢罐。而高压气态储氢最高气压可达70兆帕,目前我国常见的高压储氢气压也达到35兆帕,这就对压力容器提出了极高要求,目前高压储氢罐采用碳纤维制造,成本极高且要消耗较大的能源进行压缩。

氢气在一定的低温下,会以液态形式存在。因此,可以将氢气压缩、冷却实现液态储存。常温、常压下液氢的密度为气态氢的845倍,但低温液态储氢不经济。氢气液化要消耗较大的冷却能量,而且必须使用超低温用的特殊容器,目前仅在储存空间有限的场合使用,如火箭发动机等。

与化石能源或电力等其他非化石能源相比,氢能由于尚未很好地解决储运问题,所以一直处在叫好不叫座的尴尬境地。因此,开发新型高效的储氢材料、安全的储氢技术对氢能的开发利用至关重要。

含镁固态储氢系统成本接近锂电池!“固态储氢相对于高压气态和液态储氢,具有体积储氢密度高、工作压力低、安全性能好等优势。”周少雄介绍,固态储氢是未来高密度储存和安全氢能利用的发展方向。

固态储存需要用到储氢材料,目前技术较为成熟的储氢材料主要是金属合金。储氢合金一般由两部分组成,一部分为吸氢元素或与氢有很强亲和力的元素,它控制着储氢量的多少,是组成储氢合金的关键元素,主要包括钛、镁等;另一部分是吸氢量小或根本不吸氢的元素,常见的有铁、镍等。

这些合金材料与氢气在低温的条件下发生化学反应,氢气在其表面分解为氢原子。合金材料内部有大量细微的晶格,氢原子扩散进入到晶格内部空隙中,形成金属氢化物。想要把氢原子“释放”出来也很简单,只需施加一定热量,储氢材料就可以析出氢气。

周少雄告诉记者,目前他们开发的低温固态储氢材料可以存储其体积上百倍的氢气,因而其储氢密度比液氢还高。这些合金材料性能非常稳定,不会燃烧爆炸,可逆性好,重复使用不低于5000次。

“以我们开发的一种新型储氢材料为例,主要成分是镁和稀土元素镧、铈等,在炉中熔化冶炼,冷却成型,再破碎成粉末就可以了。”周少雄说,镁是自然界普遍存在的一种元素,镧、铈在稀土元素中储量丰富,因此综合成本已逼近锂电池。

近年来,世界各国在固态储氢应用和新型储氢材料的研发上取得了诸多进展,成熟的储氢材料已在热电联供、储能、车载燃料电池氢源系统等多个领域得到应用,德国一家公司甚至将固态储氢系统用于燃料电池潜艇中。

据周少雄介绍,他们最新研制的含镁储氢材料,储存容量可达每立方米110千克,远超美国能源局提出的储氢“终极目标”,但是制约其应用的是放氢温度过高,需要达到250℃以上。目前,科学家正通过各种方法来调控其热力学、动力学和循环寿命性能,希望可以早日实现商用。

氢气变身“固态油箱”或改变未来能源格局!日本丰田、韩国现代等企业投入巨资、耗时数十年研发氢能源汽车,但受制于加氢站建设的瓶颈,市场推广并不顺利。

“由于氢能储运问题没有解决,燃料电池成本较高,所以氢能源汽车还处在政府补贴、示范运行的阶段。”周少雄说,当固态储氢材料得到发展后,氢能利用将会有极大地改变。比如,将固态储氢装置与燃料电池一体化集成,可充分利用燃料电池余热,吸热放氢,降低系统热能消耗,使得整个燃料电池动力系统的能源效率得以提高。

“目前,我们已建成国内唯一一条年产800吨储氢材料的生产线,并与九号公司、永安行等企业开展合作,推出固态储氢动力系统的摩托车、电动自行车等。”周少雄告诉记者,低温固态储氢材料技术成熟,成本可控,整套装置全部实现国产化,无需政府补贴也可以实现商业化应用。

周少雄介绍,他们开发的以固态储氢为氢源的百瓦级氢燃料电池发电系统,只需55克氢气就能驱动自行车行驶80公里,而这55克氢气就储存在一个普通矿泉水瓶大小的罐子里,储氢压力仅相当于普通气球。

周少雄大胆预言:“固态储氢罐可以做成像干电池一样的产品,未来可在便利店或超市随处购买,也可以将使用完的氢能源空瓶放置存储箱,由快递员每日更换。”

未来,解决了储运难题,氢能的应用不仅是备受关注的燃料电池汽车,还包括氢能发电、工业应用及建筑应用等,不仅可以作为建筑热电联供电源、微网的可靠电源与移动基站的备用电源,还能够与数字化技术结合,让以固态储氢为氢源的氢燃料电池动力系统在无人驾驶、军用单兵、深海装备等诸多领域发挥重要作用。「本文来源:中国能源报」https://t.cn/A6hBahr2

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第六十五章
新的体验
  “对啊!言哥哥,你们外门的饭实在是太好吃了。”陈欣悦兴奋地说道。

  “悦悦,难道这些东西你都没吃过吗?”陌言问。

  “对啊!在山上婷姨才不让我吃这些东西,天天都只让我吃一些叫什么天青雪莲花、深海玉清笋或者冰晶雪燕蛋之类的东西,那些东西一点味道都没有,我早就吃腻了。”陈欣悦抱怨道。

  “悦悦,我虽然不知道你在说些什么珍贵的东西,可你能不能先停下来,我给丁师兄带的午餐都快被你吃完了。”陌言说道。

  “不好意思啊!言哥哥。”陈欣悦擦了擦嘴角笑嘻嘻地站到了一旁。

  陌言走到桌前将木盒给收了起来,然后对陈欣悦问道:“悦悦你和丁师兄是以前就认识了吗?”

  “对啊!我以前就和晓三哥认识了,以前我只要一无聊就跑到丁爷爷那里找晓三哥玩。晓三哥他可厉害了,他以前经常带着我去房顶上挖洞洞玩,或者在树林里面和其他弟子玩抓人的游戏,我们还从来都没有输过喔!”陈欣悦自豪的说道。

  “师兄这还真是会带坏小孩子啊!”陌言心想,接着陌言问道:“悦悦,你所说的那个丁爷爷,他是一个什么样的人啊?”

  陈欣悦想了想说:“丁爷爷?丁爷爷他人很好啊!蓝猫就是丁爷爷在我生日的时候送给我的,而且丁爷爷他还经常给我带一些山外面的东西,像我这身衣服就是丁爷爷专门给我买的,婷姨都不用洗它,它自己就会变干净。”

  “那这不是三叔做的衣服吗?”陌言心想。

  “是这样吗?不过听悦悦你这么说,你从没下过山吗?”陌言问。

  “对呀!二叔和婷姨他们连外门都不肯让我来的,我一般都是跟着章叔叔一起下来的,就更别说下山了,大家都说下山太危险了,只有等我长大了才可以下山。”陈欣悦不高兴地抱怨道。

  “悦悦别不高兴了,以后你要是不高兴了就可以来找我玩啊!”陌言摸摸陈欣悦的头说。

  “好啊!那我以后就经常来找言哥哥玩,不过今天下来的时间也挺久了,我该回去了。”陈欣悦不舍地说。

  “没关系,分别就是为了下一次的相见嘛!”陌言笑笑说。

  “哇!言哥哥说的话好深奥啊!”陈欣悦惊叹道。

  “我也不知道为什么,就说出这么一句话了,好像是以前在哪里听到过。对了悦悦,你可以帮我给你姐姐带句话吗?”陌言问。

  “那你就和她说:‘我很想你,我会继续努力的,希望你过得开心。’”陌言想了一会儿后不好意思地说。

  “好的,我记住了!有哥哥再见!”说着陈欣悦就带着蓝猫一蹦一跳地向上山的方向走去。

  “路上小心。”看着陈欣悦远去,陌言嘱咐道。

  陌言回到屋内,看了一眼这乱糟糟的宿舍,陌言心中暗叹一声:到头来,这宿舍还是要我来打扫。

  陌言先将柜子旁的那些被翻得七零八落的衣服重新叠好,放回衣柜之内,接着陌言将木桌移回了原来的位置,并且有找来一块抹布将木桌给擦干净,然后用扫帚简单打扫了一下地面。

  陌言最后走到自己的床铺前,看着自己床上的那个大洞,有些不知所措,陌言先将断裂的那几根床板抬起,然后将木床直接给收入了紫冥戒,接着一张洁白如玉的大床出现在了原来所在的位置,但相比起原来的那张小木床,龙凤玉魂床实在是太大了,所以就只能把它横过来放了。

  龙凤玉魂床出现后,陌言顿时感觉自己这半边的空间顿时变得拥挤了很多,不过这也是没办法的办法了。

  陌言在再检查了一番还有没有什么事没做之后,便爬上了龙凤玉魂床开始修炼。

  坐在龙凤玉魂床上运转起纹气,陌言发现自己纹气的运转速度大大提升,原本只够陌言运转一个周天的时间,现在都已经将两个周天给运转完了。

  陌言记得之前陈心琪好像有说过,这张床很可能是一件纹器,看来那个推测是真的了。而如果我把丁师兄放在这床上,那会不会对他身上的伤势有好处呢?陌言心想。

  陌言睁开眼看了一眼那还处在昏迷状态中的丁晓三。

  “还是等丁师兄醒了再说吧。”说着,陌言叹了一口气,然后就继续修练了。

  在修练的过程中,陌言感觉到在自己的身下有源源不断的火元素在涌入自己的体内,跟随着纹气一同运转起来,而体内那些残留的雷元素也变得活跃了起来,不断地帮助陌言吸收体内的那些沉积的能量。

  在运转完七个周天之后,陌言感觉整个人都精神了许多体内那些沉积的能量基本上都已经被吸收完了,剩下的那一点只要只要自己想要吸收,也能够很快吸收完。

  陌言爬下床走到丁晓三的身边看了看,丁晓三依旧没有要苏醒的迹象,陌言将之前带回来的饭菜取出放在桌上,然后便出门向后厨进发。

  在赶路的过程中陌言发现自己那跑了半个下午的居然连一点酸痛感都没有了,甚至现在自己的肉体速度要比先前还要好上一截,而且自己眼睛可以看见的距离也比先前远了一大截。

  难道这就是那张床的作用吗?如果每次在上面修练之后都能够有这样的提升那就好了。陌言心想。

  很快陌言便来到了后厨,陌言一进门便看见了正在搬柴的刘强,陌言连忙上前对刘强说道:“强哥让我来帮你吧!”

  “陌言,你来了,老大已经和我说过了,明天你就要开始进行考验了,所以你今天就好好准备吧!我自己一个人应付的了。”刘强看了一眼陌言说道。

  “那我现在可以干些什么呢?”陌言问。

  “陌言你现在只要好好休息,为之后的考验做好准备就好了。”刘强兴奋地说道。

  陌言跟在刘强身旁问道:“强哥,你今天是怎么了?这么高兴。”

  “也没什么,就是老大在中午我回来之后和我说,晚上要在我吸收你给我的那枚丹药时亲自为我护法。”刘强笑着说道。

  “原来是这样,强哥我听老大说如果你这次吸收真的能够成功,以后可能就会把我的那些丹药以奖励的形式发放给你们了,但你们必须要表现好才会给你们,所以,这次机会你一定要好好把握才行啊!”陌言小声的说道。

  “真的吗?那真是太感谢你了陌言!”刘强激动地说道。

  “强哥,感谢的话你还是等到成功之后再和我说吧。”陌言笑了笑说。

  “不!陌言,无论这次吸收能够成功,我刘强都欠你一个人情,以后你只要有什么用得到我的地方,你尽管开口便是!”刘强拍了拍壮硕的胸脯说道。

  “强哥你都给了给了我那么多东西了,你真的不用再……”陌言话还没说完,刘强便打断陌言说道:“好了陌言!你不用再说了,你现在最重要的事就是好好休息,你不用再担心我这边的事了,你只要好好休息就好了。”说着刘强把手中的木柴丢进灶台。

  “好吧!既然强哥你不让我干活,那我在这边修练一会儿总没事吧?”陌言问。

  “可以,那陌言你小心一点不要靠灶台太近了。”刘强叮嘱道。

  “嗯。”陌言点了点头便在灶台旁盘腿坐了下来,感受着灶台内活跃的火元素。在先前修练时,陌言便已经感受到大量的火元素通过龙凤玉魂床进入了体内,现在陌言也开始尝试着将灶台内的火元素吸收入体内。

  在接触时,陌言十分明显地感觉到,这里吸收火元素时的速度要比在龙凤玉魂床上时慢得多,而且不知道是什么原因,陌言感觉到这里吸收的火元素要比先前吸收的要驳杂很多。

  陌言在吸收了一会儿之后发现吸收这里的火元素不仅对自己的修为没有什么好处,可能还会有一些坏处,由于这里的火元素太过驳杂,陌言在吸收之后那些多余的杂质,陌言在吸收之后多余的杂质便会留在体内,这样的结果无疑对陌言的修练没有一点好处。

  陌言睁开眼看着眼前灶台中的火焰心想:既然我不能吸收这里的火元素,那我还能干些什么呢?

  陌言望着火焰开始发呆,过了一会,突然间陌言的脑中灵光一闪,一个新奇的想法从陌言的脑中冒了出来:既然我不能吸收,那我能不能试着去控制这些火元素呢?要是成功了正好可以弥补自己没有攻击能力的缺陷了。

  可是问题又来了,自己应该如何去控制火元素呢?于是陌言便又继续盯着火焰开始思考。

  自己控制体内的纹气运转用的是自己的想法,也就是自己的精神力,而吸收外界的火元素时应该也是用精神力去控制的,既然用精神力可以用来控制纹气、吸收火元素,那么这样是否可以去操控身边的火元素呢?

  

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