新型便携电源胜过最好电池

萨凡纳河国家实验室氢研究人员的研发铺平了道路，可成功研制便携式电源系统，这些系统的容量远远超过当今最好的电池。萨凡纳河国家实验室的进步是使用三氢化铝（alane），这种轻质材料，可以储存氢气，这是个关键，可开始研制便携式燃料动力锂电池系统，这种系统能够满足需求，制成和商用便携式电源。萨凡纳河国家实验室基特恒格博士在演示一种系统，这种系统集成了燃料动力锂电池和轻型储氢材料。萨凡纳河国家实验室的进步是使用了三氢化铝，这是一种轻质材料，可储存氢气，这就铺平了道路，可成功研制便携式电源系统，这种系统的容量远远超过现有的最好的电池。来源：萨凡纳河国家实验室

萨凡纳河国家实验室（SavannahRiverNationalLaboratory）演示了一种实用方法，便携式电源系统可采用三氢化铝和类似的高容量储氢材料，这就供应了抢手的高比能量，意思就是每单位重量的能量。迄今为止，他们的成就包括开发了一种低成本方法，以生产三氢化铝，也开发了一种方法，可大幅新增释放的氢气，他们还展示了一种工作系统，可驱动150瓦的燃料动力锂电池。便携式电力设备制造商正在寻找一些系统，供应的比能要大于每公斤1000瓦时；它的容量是今天最好的一次性锂离子电池的2至3倍。更高的比能，意味着每单位重量的能量更多，萨凡纳河国家实验室博士泰德莫提卡（TedMotyka）说。我们的目标是为系统供应足够的能量，而重量又足够轻，，可以让士兵携带，或用于无人驾驶飞机和其他领域，这些地方，重量是一个因素。

氢是33000瓦时/千克，比能最高，超过任何燃料，因此，它是一种天然的候选材料，可驱动这种高容量系统。然而，所面对的挑战是开发一种材料，用于存储氢气，要具备所需的高容量和低重量，以用于便携式系统。

萨凡纳河国家实验室已研究多年，开发出几种轻质高容量固态储氢材料，用于汽车领域。虽然这些材料大多不能满足汽车应用的各种要求，但可用于小型便携式电源系统。

一种最有前途的材料是三氢化铝（AlH3或alane）。三氢化铝不是一种新的材料，只是在过去几年的研究中，被作为一种储氢材料，可用于燃料动力锂电池。目前在世界各地，只有萨凡纳河国家实验室研究人员等极少数研究者在研究三氢化铝，他们开始开发这种材料，设计一些工程性能。

莫提卡博士，拉盖里子丹（RagaiyZidan）博士和基特恒格（KitHeung）博士都是萨凡纳河国家实验室的，他们领导一个小组，表征和优化三氢化铝，用作储氢材料，开发出一种小型储氢容器，其中包含三氢化铝，他们证明，氢气释放的供应率适合驱动小型商业燃料动力锂电池。这项工作结果引起几家商业公司的兴趣，这些公司的研究领域都是便携式电源系统。

三氢化铝属于一类材料，称为化学储氢材料。就像金属氢化物相同，化学储氢材料可供应固态储氢介质。然而，与金属氢化物不同，这种化学储氢材料，就像三氢化铝相同，不容易重复吸收氢气，所以，一旦这种材料的氢被释放，就必须再次经过化学处理，才能储存氢。三氢化铝的一个优势是具有非常高的储氢容量；它可以储存两倍多的氢气，这是比较相同体积的液态氢而言，而且储存这么多氢，具有非常高的比重容量，重量只有10％。三氢化铝也表现出非常有利的放电性能，使它成为一种理想的化学储氢材料。

有一些最大的挑战，小组已经解决了，就是现成商用三氢化铝数量有限，生产成本高，这会极大地阻碍广泛使用。作为这个项目的一部分，他们初步开发了一种实验室规模的系统，可以生产所需的大量三氢化铝，用于实验和优化研究。这项工作的结果是，开发出一种新的有前途的低成本工艺，以生产三氢化铝。子丹博士说：我们的工艺克服了传统方法的一些障碍，可以生产三氢化铝。这种新颖的方法可最大限度地减少溶剂的使用，并且能够出现纯净的无卤化物三氢化铝。

子丹博士领导的研究也创造了一种工艺，可以新增氢产量，也是从三氢化铝中提取。这种两步法工艺原来可以使氢产量提高一倍，这是比较使用传统的一步法工艺从三氢化铝中提取氢。

这一项目的一个重要组成部分，是评估三氢化铝系统，要兼容小型燃料动力锂电池的一些应用。初步结果表明，概念循证容器包含大约22克三氢化铝，这种系统可以很好地升级，以满足所需的氢气释放速率，用于小型100瓦燃料动力锂电池系统。依靠这些成果，他们设计了一种更大的系统，其中含有240克三氢化铝，制造和测试采用的是150瓦的商用燃料动力锂电池。结果表明，这种系统能够运行燃料动力锂电池，可以接近满功率运行三个多小时，降低功率，就可以多运行几个小时。