新型载液使氢气更容易运输

Ayrton Energy

想象一下，把车停在加油站，给汽车的油箱加满液态氢，就像汽油或柴油一样安全方便，不需要高压油箱或低温储存。如果总部位于加拿大卡尔加里的Ayrton Energy公司能够扩大其创新的氢气储存和分配方法，这一可持续未来的愿景可能会成为现实。Ayrton的技术可以使氢气成为管道、油罐车、轨道车和卡车等现有基础设施中化石燃料的可行的一对一替代品（https://spectrum.ieee.org/hydrogen-economy-inflation-reduction-act）。

该公司的方法是使用液态有机氢载体（LOHC），使氢气更容易运输和储存。这种方法将氢与载体分子化学结合，载体分子吸收氢分子并使其更稳定，有点像氢化食用油生产人造黄油。

Ayrton Energy

该方法将允许液态氢在通常的环境条件下运输和储存，而不是在目前保持液态氢所需的高压低温罐中（将其保持在-252℃以下）。这也是对气态氢的一大改进，气态氢具有高挥发性，难以控制。

Ayrton成立于2021年，是全球几家开发LOHC的公司之一，包括日本的Chiyoda和三菱、德国的Covalion和中国的Hynertech。但是毒性、能量密度和输入能量问题限制了LOHC作为使液氢可行的竞争者。Ayrton表示，其配方消除了这些权衡。

安全、高效的汽车氢燃料

上述大多数公司使用的传统LOHC技术依赖于甲苯等物质，甲苯在氢化时会形成甲基环己烷。这些载体因其易燃性和挥发性而构成安全风险。德国埃尔兰格和其他氢燃料公司的氢化LOHC技术已经转向二苄基甲苯，这是一种更稳定的载体，每单位体积比甲基环己烷含有更多的氢气，尽管它需要更高的温度（因此需要更多的能量）来结合和释放氢气。二苄基甲苯氢化发生在3至10兆帕（30至100巴）和200-300℃之间，而甲基环己烷的氢化发生在10 MPa（100巴），略低于200℃。

Ayrton专有的油基氢载体不仅以比其他LOHC所需更少的输入能量捕获和释放氢气，而且储存的氢气比甲基环己烷多——每立方米55公斤，而甲基环己烷为50公斤/立方米。二苄基甲苯每单位体积含有更多的氢气（高达65 kg/m³），但Ayrton向载体中注入氢原子的方法有望降低成本。创始人兼首席执行官Natasha Kostenuk表示，艾尔通载液的氢化或脱氢反应在0.1兆帕（1巴）和约100℃下进行。和其他LOHC一样，氢化后可以在环境温度和压力下运输和储存。

Kostenuk说，Ayrton的LOHC液体和人造黄油一样安全，但它仍然是一种化学物质。她说：“它不能喝。如果你喝了，你会感觉不太舒服，但它不会致命。”

Kostenuk和Ayrton的联合创始人Brandy Kinkead（担任该公司的首席技术官）最初试图将氢气发生器推向市场，以填补电网的空白。“我们正在寻找燃料电池和储氢。燃料电池很容易找到，但我们找不到一种安全且易于运输的储氢方法或介质来支持我们对氢气发生器的设想，”Kostenuk说。在搜索过程中，他们遇到了LOHC技术，但对现有液氢载体所要求的权衡并不满意。她说：“我们认为我们可以做得更好 —— 将重点从氢气发生器调整到储氢解决方案。”

Kostenuk说：“每个人都对氢气生产和氢气最终用途感到兴奋，但他们经常忽略了必须要储存和管理氢气。”她说，与当前的存储和分发不兼容一直是采用的障碍。“我们真的很高兴能够重新利用世界各地现有的基础设施，”Ayrton艾尔通公司表示，Ayrton的氢化液体具有燃料电池级（99.999%，https://ayrtonenergy.com/technology）的氢气纯度，因此使用需要零下温度的纯液氢没有任何优势。

Kostenuk说，该公司面临的主要挑战是从试点阶段生产到商业制造的任何技术扩展所带来的一系列问题。她指出：“其中一个关键部分是在此过程中与合适的制造合作伙伴保持一致。”

当被问及Ayrton如何应对LOHC常见的其他挑战时，Kostenuk说Ayrton已经设法避开了这些挑战。她说：“我们远离昂贵且难以采购的材料，这将有助于我们避免任何供应链问题。”通过在如此低的温度下进行反应，Ayrton可以使其载液在不再含有足够的氢气之前承受1000次氢化脱氢循环。Kostenuk说，在结合和释放氢气所需的高温分解流体并降低其储存能力之前，传统的LOHC仅限于几百次循环。

储氢技术突破

美国国家可再生能源实验室（NREL）在5月份的年度行业增长论坛上，承认Ayrton的无毒油基载液对能源和运输行业可能意味着什么，并将Ayrton评为“杰出的早期企业”（https://ayrtonenergy.com/news/f/nrel-industry-growth-forum---early-stage-company-winner）。NREL创新与创业中心组织经理Katie Richardson表示，由180多名气候技术和清洁技术投资者和行业专家组成的评选委员会从200多名初始申请者中选出了Ayrton。委员会的决定是基于公司的创新、市场定位、商业模式、团队、下一步的资金、技术、资本使用等。Richardson提到他们将Ayrton的方法描述为大规模部署氢气的关键技术。

Kostenuk说，作为使氢气能够取代汽油和柴油的下一步，“我们正在与目前为客户提供低温和压缩氢气的氢气生产商进行谈判。如果他们提供LOHC，这将使他们能够以多式联运的方式远距离、大批量交付。”该公司还在与一些工业场地所有者进行谈判，他们可以使用氢化LOHC进行缓冲储存，以储存他们从太阳能和风能等清洁、间歇性来源获得的一些能量。她说，另一个自然的契合点是能源服务提供商，他们正在寻找一种可靠的季节性储存方法，而不是电池所能提供的。目标是最终扩大到足以成为汽车、卡车、火车和船舶的首选替代燃料（或可能是标准燃料，https://spectrum.ieee.org/hydrogen-storage-grid-scale）。