DOI: https://doi.org/10.1021/acsenergylett.4c00894
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38903404
تاريخ النشر: 2024-05-14
المؤلف: Peng Peng وآخرون
الموضوع الرئيسي: الأطر العضوية المعدنية: التركيب والتطبيقات
نظرة عامة
تناقش هذه القسم أهمية تخزين الهيدروجين (H₂) القائم على المواد في تعزيز الهيدروجين كحامل طاقة منخفض الكربون، مع تسليط الضوء على التوجيه المحدود بشأن الأداء الفني المطلوب لمختلف التطبيقات. تم تحديد الإطارات العضوية المعدنية (MOFs) كمواد ممتصة واعدة لتطبيقات الطاقة، ومع ذلك يجب أن تُظهر جدوى اقتصادية مقارنة بأساليب تخزين الهيدروجين المضغوط التقليدية. تكشف التقييمات أن الإطارات العضوية المعدنية المتطورة يمكن أن تتفوق على التخزين بالتبريد والتخزين المضغوط عند 350 بار في السيناريوهات التي تحتوي على أقل من ثمانية دورات سنويًا. ومع ذلك، بالنسبة للتطبيقات التي تتطلب 30 دورة أو أكثر سنويًا، يجب على الإطارات العضوية المعدنية تحقيق زيادة لا تقل عن 5 جرام/لتر في امتصاص الهيدروجين لتظل تنافسية من حيث التكلفة.
كما تتناول الأبحاث التحديات الحالية، مثل الحاجة إلى عمليات تصنيع قابلة للتوسع وقياس الفوائد الاقتصادية المرتبطة بحلول التخزين ذات الضغط المنخفض. علاوة على ذلك، تحدد اتجاهات البحث المستقبلية، مع التأكيد على أهمية دمج التأثيرات الديناميكية الحرارية وفهم آليات التدهور لتعزيز الأداء والجدوى للإطارات العضوية المعدنية في تطبيقات تخزين الطاقة طويلة الأمد، بما في ذلك الطاقة الاحتياطية، وتحسين الحمل، وأنظمة الطاقة الهجينة.
DOI: https://doi.org/10.1021/acsenergylett.4c00894
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38903404
Publication Date: 2024-05-14
Author(s): Peng Peng et al.
Primary Topic: Metal-Organic Frameworks: Synthesis and Applications
Overview
The section discusses the significance of materials-based hydrogen (H₂) storage in promoting hydrogen as a low-carbon energy carrier, highlighting the limited guidance on the technical performance required for various applications. Metal-organic frameworks (MOFs) are identified as promising adsorbents for power applications, yet they must demonstrate economic viability compared to traditional compressed hydrogen storage methods. The evaluation reveals that state-of-the-art MOFs can outperform cryogenic and 350 bar compressed storage in scenarios with fewer than eight cycles per year. However, for applications necessitating 30 or more cycles annually, MOFs must achieve at least a 5 g/L increase in hydrogen uptake to remain cost-competitive.
The research also addresses existing challenges, such as the need for scalable manufacturing processes and the quantification of the economic benefits associated with lower-pressure storage solutions. Furthermore, it outlines future research directions, emphasizing the importance of integrating thermodynamic effects and understanding degradation mechanisms to enhance the performance and viability of MOFs in long-duration energy storage applications, including backup power, load optimization, and hybrid power systems.