H2GO储氢系统或将终结全球能源匮乏难题
- 清洁能源技术初创公司H2GO致力于确保可靠的电力供应，让世界上电力匮乏的广大地区都有电可用。
- 该公司使用一种独创的能够自主储存和释放氢分子的工程系统，巧妙地克服了利用氢能源的最大障碍之一。
- 创始人兼首席执行官Enass Abo-Hamed将她获奖的博士研究项目，转变成了一项颠覆性的技术。
现代文明离不开可靠且负担得起的电力供应。人们需要用电，发展经济也要用电，可见全球用电的需求巨大。然而，并非所有人都能够平等地获得电力供应。
去年，全球消耗了超过2.2万太瓦时（TWh）的电力，这是1990年的两倍。但这其中，全非洲只占了总消耗量的3%，拉丁美洲也只占了6%，剩下的则由亚洲、北美和欧洲这些更发达的经济体占据。
全球电力供应的差距如此悬殊，促使科学家兼企业家Enass Abo-Hamed创立了H2GO Power。该公司致力于减少全球的能源贫困，让全球无法接入电网的约10亿居民都享有可靠的电力供应。
H2GO的业务
H2GO主要的创新是其“智能化设计的海绵”：一种安全高效的氢存储系统，由多个智能反应器组成。这些反应器具有特殊的响应式内部结构，可储存氢气并按需释放氢气。
氢可以液体或固体形式储存在化合物中。氢气分子一旦进入H2GO的存储系统时，即被“海绵”的智能构架通过化学键捕获。当外部系统需要氢气时，只要在规定的温度下加热，就能触发释放所需的氢气量。
该氢储存系统的研发始于Abo-Hamed在剑桥大学的一个博士论文研究项目。五年后，当时那灵光乍现的想法已催生了源源不断的创新产品，其中包括可以发电的氢“反应器”，以及可以运送到偏远地区的公用事业规模的“即插即用”发电机。
此外，H2GO还开发了一套人工智能系统，可优化其氢动力装置的能源使用量。降低成本的一种方法是提高硬件的性能，另一种方法则是利用软件来优化成本结构。而要想取代市场上的产品，降低成本可是很重要的。
为什么选用氢？Abo-Hamed说：“它是一种非常优雅的分子，最重要的是，它不含碳。所以如果你将它燃烧或通过电化学将它转化来提取能量时，你得到的能量不会伴随着有害副产品的生成。在获得足够支持并快速形成规模的基础上，氢发电有望使能源系统及时脱碳，以实现净零碳目标，打造更可持续的地球。”
H2GO氢储系统的优势
以氢作为动力来源的美妙之处在于，氢的固有结构中存有大量的能量，这有助于缓解电池储能的局限性。尤其是，随着电动汽车、风能、太阳能等日益广泛的采用，氢能源更是被誉为可为长途旅程提供动力并克服发电间歇性问题的可持续方案。
电池需要用到只能通过采矿获得的锂或其他矿料，才能为大型或精密的机械提供动力。对电池的需求是全球性的，但世界上最丰富的锂资源在澳大利亚、玻利维亚、智利等国。也就是说，使用电池还涉及将大量的高含碳原材料运送到世界各制造中心。
此外，电池的可用时间也限制了其作为可持续电源的适用性。电池尚不能生成电能，也不能长时间储存电能。尽管公用事业规模的电池可在充电后储电四到六个小时，但真正的“清洁”能源电网可能需要储电长达数百个小时。
在为飞行提供动力上，电池的上述局限性也就显现了。以无人机为例，其在商业和民用领域的应用日益广泛，但由于电池使用时间有限，所以飞行时间也受限。
依赖电池提供动力，使得无人机在用于应对自然灾害或运送紧急医疗物资到偏远地区时的效益受到限制。正因如此，H2GO选择将无人机作为该初创公司的首批非公用事业应用对象之一。
H2GO氢储系统为飞行提供动力
氢能够自然地储存能量，但在释放并利用该能量方面却存在挑战。氢是高度易燃的，而且为了保持足以发电的体积而需的压缩力可能是危险的。只要看过1937年兴登堡号空难的视频，就不难想像其中的风险。
然而，H2GO的技术可以应用在小型飞行器上，安全可靠地提供动力，甚至是长时间运行也没问题。
借助欧特克的Fusion 360、CFD和3ds Max设计工具，H2GO创新的3D打印氢反应器已应用到无人机上。该反应器模块不仅需要在较小的形体尺寸内储存大量的能量，还需要在提供动力方面坚固耐用，而且需要足够轻以利飞行。各种材料、结构和形状都需经过严格的安全性和性能测试。
Abo-Hamed说：“3ds Max非常适用于针对高性能环境，提出符合要求的复杂设计方案。Fusion 360则帮助我们完善这些设计细节，并针对生产制造环节加以微调。”
她还表示，在找出反应器内材料的最佳流度，以及修正无人机运行时提取氢并为飞行提供动力所需的传热速率这两方面，CFD起到了至关重要的作用。“这些工具帮我们实现了产品的雄伟目标，”她说道。
掀起热潮
Abo-Hamed在可持续性方面的创新备受关注。她被《麻省理工科技评论》（MIT Technology Review）杂志评选为改变未来的创新者。2018年，她荣获世界经济论坛的杰出青年科学家称号，并受邀出席了该论坛的全球未来理事会年会。
在世界各国忙着实现工业脱碳之际，传统的能源生产、储存、使用和运输方法都需要被取代。H2GO希望在这一过渡时期发挥关键作用。
Abo-Hamed说：“氢的价值链，与用于生产能源的传统燃料不同。如果我们想要减少碳排放并实现净零碳，就必须认真看待大规模的氢解决方案。”