用量子力学“算出”新型储氢材料，“氢油”今年将实现量产
1月16日，在有机液体氢储能技术湖北省中试基地的展示厅内，工作人员向记者介绍了为大厅供电和供暖的设备：一端油箱内装着被称作“氢油”的液体，它流入下一个容器后通过催化剂发生了氢气与油分离的化学反应，氢气由管道进入氢燃料电池，油被回收流入另一端的油箱，燃料电池所产生的电能供应给了厅内电视，同时，氢气与油分离所产生的热能则用于室内供暖。据介绍，被回收的油叫“储油”，它存入氢气后叫“氢油”，它们是基地的有机液体氢储能技术产品。
从甲A类到丙B类，氢危险等级和运输成本降低
氢能具备高效、清洁两大特点，是未来新能源产业发展的重要方向之一。由于氢气具有能量密度低和易燃易爆等特性，其高密度的安全存储是氢能应用发展最主要的问题。目前，常见的氢储存方式主要分为三类：低温液化储氢、高压气态储氢和储氢材料储氢。其中，前两者无论是极低的温度和极高的气压，都对储存条件有着极高的要求。因此，对高密度储氢材料的研发，是氢能领域的重点。
在基地的厂房内，记者可以看到刚刚生产好的“氢油”被装进普通的油箱内，整齐地摆放在墙边。有机液体氢储能技术湖北省中试基地的负责人程寒松介绍道：“这一桶‘氢油’等于十二个氢气瓶中的氢含量。”
氢气属于甲A类危险品，传统氢气瓶的存放危险等级很高，并有严格的数目限制。而氢存入“储油”后，“氢油”的危险性等级则为丙B类，与常见的食用油一个等级。这种储存方式，不仅缩小了氢储存所需面积，也降低了存放条件。同时，氢的运输也更方便和安全。
“现在的加氢站每公斤氢售价大约50元，是因为传统高压运输方式会增加成本。用‘氢油’运输，氢的价格可以控制在每公斤30元。”程寒松说。
从气体到固体再到液体，用量子力学计算出储氢材料
“储氢一直都是一个值得探索和广受关注的研究领域，‘氢油’的诞生用了11年。”程寒松向记者展示了他的论文资料，厚厚的一本书中布满各种数学公式和演算记录。
与大部分人印象中的化学工作者不同，程寒松是一名理论化学工作者，“氢油”并不是通过实操实验发现的，而是在计算机上用量子力学进行演算得出的。他解释道，在计算机上，可以通过自己写的程序模拟化学反应过程，推断出理想储氢材料的构成。他早期所研发的第一类液体有机储氢材料在脱氢后成了为一摊粉末。考虑到能量效率、安全性、成本等一系列要求，这种材料并未得到预期效果。终于，在2014年，程寒松在中国地质大学（武汉）的实验室中，研发出了能反复利用的储氢材料，也就是现在的“储油”。
“‘储油’与氢的关系就像客车与乘客，它能多次运输氢。”程寒松表示，“氢油”脱氢变回“储油”后可以被运回加氢工厂再次加氢，“每吨‘储油’每年可以完成50次这样的循环，每生产1吨‘储油’，可以支持50吨‘氢油’的生产。”
目前，“氢油”已经申请了42项专利，其中也有来自美国、韩国和日本等国的专利许可。
“从科研到投入市场，产品需要不断地完善。”程寒松表示，从2014年以来，他与团队始终在进行优化和测试实验，“氢油”今年将实现量产。
从产品到产业，武汉全力打造氢能全产业链
氢能是未来新能源产业发展的重要方向，发展氢能已提升到国家战略层面。依托雄厚的石化工业和汽车产业基础，目前武汉已具有一定的氢能和氢燃料电池汽车产业发展基础。
程寒松带领团队和东风扬子江（武汉）汽车有限公司、湖北三环汽车有限公司、蜀都客车等车企联合研制了新能源客车与轻型货车，并设计出了占地仅20多平方米的氢油加注站，远小于传统加氢站所需的近4000平方米。“我们还计划生产小型移动加氢站，可实现一次为25辆使用氢燃料电池系统的汽车充氢。”他说。
据介绍，今年年内，程寒松所创办的武汉氢阳能源有限公司将全面建成万吨级“储油”生产工厂，预期可支持每日生产1500吨“氢油”，这相当于75000多公斤氢气。与电力换算，这些氢每天可在应用端产生约130万千瓦时的电力。
除了电力，氢能还可以替代汽油、天然气、甲醇等多种碳基能源，满足家庭和厂矿企业的日常用电、用热需求。在解决安全储运这一关键问题后，氢的零碳属性将得到充分发挥，这使得氢能产业的发展前景极为广阔。
《武汉市产业地图》显示，未来3年，武汉市将要培育5—10家制氢、氢储运重点企业，建成15座以上加氢站，培育和引进50家以上整车生产、船舶制造、膜电极、电堆、关键材料和动力系统集成等氢能行业领军企业，打造国内氢能产业创新研发、生产制造、示范应用引领区，实现氢能全产业链年产值规模位居国内城市前列。
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本期责任编辑：戴欣馨
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