《氫能產業發展中長期規劃(2021-2035年)》中明確:
以安全可控為前提,積極推進技術材料工藝創新,支持開展多種儲運方式的探索和實踐。提高高壓氣態儲運效率,加快降低儲運成本,有效提升高壓氣態儲運商業化水平。推動低溫液氫儲運產業化應用,探索固態、深冷高壓、有機液體等儲運方式應用。開展摻氫天然氣管道、純氫管道等試點示范。逐步構建高密度、輕量化、低成本、多元化的氫能儲運體系。
氫能產業鏈包括氫能制取、氫能儲運及氫能應用三大環節,其中,氫能儲運環節正在成為氫能產業發展的“卡脖子”環節。氫能產業的儲運問題若能盡快突破,打通氫能產業上下游也將指日可待。
固態儲氫技術是通過物理或化學方式使氫氣與儲氫材料結合,來實現氫氣的儲存。固態儲氫從體積儲氫密度、安全性等因素考慮,是最具商業化發展前景的儲存及運輸方式之一,具有廣闊的應用前景。固態儲氫目前在交通運輸領域起步相對較早,氫運輸車、加氫站、氫能源汽車均有示范項目。
固態儲氫技術路線主要可分為金屬氫化物,配位氫化物,碳材料,金屬有機骨架材料(MOFs)和水合物儲氫等。金屬氫化物為固態儲氫主流技術路線,涉及材料包括鎂系、鈦系、釩系、稀土系及復合儲氫合金等;其中鎂系合金儲氫量最大,最高可達7.6%,但放氫溫度高,通常需要300℃;鈦系、釩系、稀土系儲氫合金儲氫容量為1.4-2.4%不等,放氫溫度明顯較鎂系合金低。配位氫化物路線需要堿金屬(鋰、鈉、鉀等)或堿土金屬(鎂、鈣等)或第三主族元素(鋁、硼等)。
對于目前我國固態儲氫技術發展情況而言,金屬合金是技術最為成熟的儲氫材料。中國工程院院士、上海交通大學氫科學中心主任丁文江提出,在中國最合適的固態儲氫技術就是鎂基固態儲氫。一方面,固態儲氫技術有效地解決了“安全可控”的問題,另一方面,我國是世界上鎂資源最為豐富的國家,我國生產的鎂占全世界的90%。鎂基固態儲氫技術未來或有較大發展。
近日,全球先進噸級鎂基固態儲運氫車(MH-100T)正式亮相。該鎂基固態儲氫車的優勢非常明顯:安全性高(常溫常壓存儲,無需擔心高壓下的防爆問題)、儲氫密度高(同等重量的儲氫車,高壓氣態儲氫容量約350kg,鎂基固態儲氫容量可達到1T以上)、低成本(鎂價格便宜)、能凈化存儲(可有效去除CO和H2S等雜質)、場景豐富(從kW級、MW級至GW級儲能均可使用)等。
固態儲氫裝置可以和光伏綠電或風電配套使用。因為固態儲氫需要的氫氣壓力低,光伏電解水制取的氫氣可以直接存儲在固態儲氫裝置中。固態儲氫裝置平時常溫常壓儲存,使用時跟燃料電池配套使用,燃料電池余熱可以放氫時使用,固態儲氫裝置可以作為換熱系統的一部分。
近日,國家重點研發項目固態氫能發電并網率先在廣州和昆明同時實現,這也是我國首次將光伏發電制成固態氫能應用于電力系統。我國新能源消納和轉化能力因固態儲氫技術再次獲得提升。
作為儲氫環節的新興技術,固態儲氫技術的發展還需要更多積累和嘗試。相較于氣態儲氫和低壓液態儲氫技術,高壓固態儲氫應用前景廣闊,未來將發揮重要作用。
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