氢储能源在河南新乡高新区镁合金高密度储氢技术产业化项目的全球首条生产线建成投产测试;有研工研院先后与鸿达兴业、圣元环保达成合作协议,针对固态储氢的研究与应用展开示范运行及平台建设等工作;科新机电、安泰创明将共建“以固态储氢材料为储氢媒介的低压/高压储氢装置及氢储(放)运系统相关产品”联合实验室;新氢动力、九号公司、永安行等也已推出应用固态储氢技术的氢能叉车、两轮车。
企业入局固态储氢领域的意愿强烈,引发行业关注。当前固态储氢发展进程如何?未来市场前景怎样?
固态储氢“升温”
在氢能制取、氢能储运、氢能应用三大环节中,储运环节是高效利用氢能的关键,也是影响氢能向大规模方向发展的重要环节。目前主要的氢储运方式分为高压气态储氢、低温液态储氢、固体材料储氢及有机液体储氢四种。
固态储氢既可以大幅提高体积储氢密度,又可以提高储运氢的安全性,可解决人们最关心的氢能高密度储存和安全应用这两个问题,在国内快速推进氢能产业发展的当下,吸引多家企业入局:
备注:根据公开信息整理,存在遗漏可能
从实现方式来看,固态储氢主要分为物理吸附和化学氢化物储氢。前者通过活性炭、碳纳米管、碳纳米纤维碳基材料进行物理性质的吸附氢气,以及金属有机框架物(MOFs)、共价有机骨架(COFs)这种具有微孔网格的材料捕捉储存氢气。
而化学氢化物储氢利用金属氢化物储氢。氢气先在其表面催化分解为氢原子,氢原子再扩散进入到材料晶格内部空隙中,以原子状态储存于金属结晶点内,形成金属氢化物,该反应过程可逆,从而实现了氢气的吸、放。
当前主要有镁系储氢合金、铁系储氢合金、镧镍稀土系储氢合金、钛系储氢合金、锆系储氢合金等。单位体积的金属可以储存常温常压下近千体积的氢气,体积密度甚至优于液氢,因此金属储氢成为热门发展趋势,上述入局企业也多数因此入局。
以分子量较轻的金属镁作为基础的镁系合金储氢为例,我国在镁资源方面非常有优势,全球大概90%的镁都是生产于中国,不存在材料被“卡脖子”的问题。其体积储氢密度可达106 kg /m3,为标准状态下氢气密度的1191倍,70MPa高压储氢的2.7倍,液氢的1.5倍,并且对环境非常友好。
从推进主体来看,由于固态储氢的技术门槛较高,资金需求巨大,决定了固态储氢领域的布局推进多以企业与专注有色金属研究的前沿院校、优势企业合作的形式展开,通过形式成立技术攻关平台、示范发展项目等形式抢占发展先机。