质子交换膜电制氢系统中AB2型金属氢化物的实验分析与能量权衡研究

本文通过实验评估了AB2型金属氢化物（MH）在质子交换膜（PEM）电制氢（P2G）系统中的集成性能，揭示了15 bar低压结合被动热管理（20°C）的优化方案，兼顾高储氢效率与可再生能源消纳能力，为安全敏感的分布式能源存储提供了创新解决方案。

　　

亮点

本研究通过实验揭示了AB₂型金属氢化物（MH）在质子交换膜（PEM）电制氢系统中的关键性能参数，为低压安全储氢提供了实证依据。

材料与方法

采用质子交换膜电解槽（PEM-E）与MH储氢单元直接耦合的创新架构，避免了传统压缩环节的能量损耗。实验系统包含定制化储氢模块、热电偶阵列和数据采集控制系统（DAQC），通过压力-浓度-温度（PCT）曲线动态监测氢吸收行为。

结果与讨论

在15 bar操作压力下，被动热管理（20°C环境温度）展现出最佳平衡：氢吸收率达理论容量的92%，系统往返效率超过65%。值得注意的是，电解槽电流密度每增加0.1 A/cm²，储氢速率提升18%，但伴随4%的热力学效率损失。

能量与效率分析

对比不同压力工况发现：15 bar系统比5 bar配置多储存23%氢能，且废热利用率提高37%。这种"低压高密度"特性特别适合需要频繁充放电的微电网场景。

结论

AB₂型MH储氢系统在P2G应用中表现出三重优势：

1. 1.

   固态储氢消除高压风险

2. 2.

   直接耦合设计降低8-12%能量损耗

3. 3.

   温度自调节特性简化系统复杂度

   该技术为风光电间歇性消纳提供了兼具安全性和经济性的存储方案。