Penyelidik Jepun telah membangunkan bateri hidrogen yang berfungsi pada suhu hanya 90°C, penurunan besar daripada 300-400°C yang diperlukan oleh kaedah sebelumnya. Walaupun ini kedengaran menjanjikan di atas kertas, komuniti teknologi sedang membangkitkan persoalan penting tentang sama ada penyimpanan hidrogen akan masuk akal secara praktikal untuk kegunaan harian.
Spesifikasi Teknikal
- Suhu operasi: 90°C (berbanding dengan 300-400°C untuk kaedah terdahulu)
- Kapasiti penyimpanan: 2,000 mAh/g (bersamaan dengan 7.6 wt.% hidrogen)
- Elektrolit pepejal: Ba₀.₆₅Ca₀.₃₅Na₀.₁₅H₁.₈₅ dengan struktur kristal jenis anti-α-AgI
- Kekonduksian ionik: 2.1 × 10⁻⁵ S cm⁻¹ pada suhu bilik
Ketumpatan Penyimpanan Kekal Sebagai Masalah Utama
Komuniti dengan cepat menumpukan perhatian kepada masalah asas hidrogen: ia mengambil terlalu banyak ruang. Walaupun dengan teknologi bateri baharu ini, fizik penyimpanan hidrogen tidak berubah. Seorang pengulas menyatakan bahawa menyimpan hidrogen yang mencukupi untuk menggerakkan kereta sejauh 380 batu memerlukan tangki sebesar 70 meter padu pada tekanan biasa - iaitu hampir sebesar keseluruhan trak treler semi.
Ini menjelaskan mengapa kereta hidrogen semasa memerlukan tangki tekanan tinggi yang mahal yang beroperasi pada 350-700 bar. Pendekatan bateri baharu menyimpan hidrogen dalam magnesium hidrida, yang lebih padat daripada penyimpanan gas, tetapi komuniti menyatakan ini masih memerlukan pemanasan hingga 90°C untuk membebaskan hidrogen apabila diperlukan.
Perbandingan Ketumpatan Penyimpanan
- Gas hidrogen pada STP: 0.08988 g/L
- Penyimpanan diperlukan untuk jarak 380 batu: 6.3 kg hidrogen = 70 m³ isipadu tangki
- Isipadu semi-trailer untuk rujukan: ~100 m³
- Kereta hidrogen semasa menggunakan: tangki tekanan 350-700 bar
Persoalan Kecekapan Mengelirukan Inovasi
Walaupun pasukan penyelidik mencapai keputusan teknikal yang mengagumkan - mencapai kapasiti penyimpanan teori penuh sebanyak 2,000 mAh setiap gram - komuniti bertanya soalan yang lebih sukar tentang kecekapan dunia sebenar. Sistem ini perlu mengekalkan suhu 90°C, yang bermaksud input tenaga berterusan untuk pemanasan dan penebat yang baik untuk mencegah kehilangan.
Ini sangat bergantung kepada penebat dan tempoh penyimpanan. Berkemungkinan tidak berguna untuk kereta peribadi anda yang berdiri seminggu di bawah cahaya matahari tetapi mungkin untuk sesuatu seperti pengangkutan awam.
Keperluan pemanasan menjadikan teknologi ini lebih sesuai untuk aplikasi industri atau penyimpanan berskala besar di mana kos tenaga untuk mengekalkan suhu boleh dijustifikasikan, bukannya kenderaan peribadi.
Pendekatan Alternatif Mendapat Sokongan Komuniti
Perbincangan mendedahkan sentimen komuniti yang kuat bahawa hidrogen mungkin menyelesaikan masalah yang salah sama sekali. Beberapa pengulas mencadangkan bahawa jika anda akan membuat hidrogen daripada elektrik, mengapa tidak membuat metana sahaja? Metana mempunyai kecekapan pengeluaran yang serupa, boleh menggunakan infrastruktur gas asli sedia ada, dan jauh lebih mudah untuk disimpan dan diangkut.
Yang lain menunjuk kepada penyimpanan gas termampat bawah tanah untuk aplikasi berskala besar, yang akan jauh lebih mudah dan lebih murah daripada membangunkan teknologi bateri baharu. Komuniti nampaknya lebih teruja tentang alternatif yang terbukti seperti bateri natrium, yang sudah memasuki pengeluaran besar-besaran.
Konteks Kecekapan Tenaga
- Pengeluaran hidrogen melalui elektrolisis: kecekapan ~80%
- Penukaran sel bahan api kembali kepada elektrik: kecekapan ~60%
- Pengeluaran metana daripada elektrik: Kecekapan serupa dengan hidrogen
- Perbandingan ketumpatan tenaga: 15L gas hidrogen ≈ kandungan tenaga 1 bateri AA
Aplikasi Terhad Mungkin Masih Masuk Akal
Walaupun terdapat keraguan, komuniti mengakui beberapa kegunaan berpotensi untuk penyimpanan hidrogen yang diperbaiki. Proses industri seperti pengeluaran keluli memerlukan hidrogen sebagai bahan kimia, bukan hanya bahan api. Penyimpanan grid jangka panjang untuk tenaga boleh diperbaharui juga boleh mendapat manfaat, terutamanya apabila dipasangkan dengan loji kuasa gas sedia ada semasa tempoh apabila solar dan angin tidak menghasilkan elektrik yang mencukupi.
Konsensus nampaknya ialah walaupun bateri hidrogen 90°C ini secara teknikal mengagumkan, ia menyelesaikan masalah yang mungkin tidak memerlukan penyelesaian hidrogen pada mulanya. Untuk kebanyakan aplikasi, bateri, penyimpanan udara termampat, atau bahan api sintetik mungkin menawarkan laluan yang lebih baik ke hadapan.
Rujukan: Overcoming the barriers of hydrogen storage with a low-temperature hydrogen battery