我國固態(tài)儲(chǔ)氫技術(shù)處于全球第一梯隊(duì)，部分領(lǐng)域全球領(lǐng)先

由中國產(chǎn)業(yè)發(fā)展促進(jìn)會(huì)氫能分會(huì)（簡稱“氫能促進(jìn)會(huì)”）聯(lián)合30余家氫能產(chǎn)業(yè)龍頭企業(yè)和科研院校共同編寫的《中國氫能技術(shù)發(fā)展研究報(bào)告2024》（簡稱《報(bào)告》）近日在京發(fā)布。

《報(bào)告》著眼于我國氫能全產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢，圍繞氫能“制儲(chǔ)輸用”各關(guān)鍵環(huán)節(jié)，從技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀、不同技術(shù)路線對(duì)比、核心技術(shù)與關(guān)鍵裝備水平、國內(nèi)外技術(shù)水平比較等方面進(jìn)行了全面梳理，并立足全球氫能技術(shù)前沿發(fā)展方向與我國氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展實(shí)際需要，分析并提出了我國氫能全產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展方向的科學(xué)建議。

根據(jù)《報(bào)告》，固態(tài)儲(chǔ)氫技術(shù)具有儲(chǔ)氫密度大、操作壓力低等特點(diǎn)，近年來受到了國內(nèi)外的廣泛關(guān)注。

固態(tài)儲(chǔ)氫技術(shù)根據(jù)材料可分為金屬儲(chǔ)氫材料和非金屬儲(chǔ)氫材料兩類。金屬儲(chǔ)氫材料主要包括以LaNi5合金為代表的AB5型合金、以TiCr2、TiMn2合金為代表的AB2型、以LaMg2Ni9合金為代表的AB3型、以TiFe合金為代表的AB型以及V基固溶體、Mg基儲(chǔ)氫合金等。非金屬儲(chǔ)氫材料主要包括碳納米管、介孔材料、金屬有機(jī)框架（MOFS）材料等。目前，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的材料主要包括AB型鈦鐵系、AB2型鈦錳系、AB5型稀土儲(chǔ)氫材料和Mg基儲(chǔ)氫合金等。

根據(jù)儲(chǔ)氫原理，固態(tài)儲(chǔ)氫技術(shù)還可分為物理吸附儲(chǔ)氫和化學(xué)儲(chǔ)氫。物理吸附儲(chǔ)氫利用碳納米管等儲(chǔ)氫材料高比表面積和高微孔容積等結(jié)構(gòu)特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)氫氣儲(chǔ)運(yùn)。化學(xué)儲(chǔ)氫技術(shù)則是利用一定溫度和壓力下，氫氣與儲(chǔ)氫載體發(fā)生的可逆反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)氫氣的儲(chǔ)存與釋放。整體來看，化學(xué)儲(chǔ)氫技術(shù)已進(jìn)入示范應(yīng)用階段，物理吸附儲(chǔ)氫技術(shù)則仍處于研究階段。

《報(bào)告》指出，AB5型稀土系、AB型鈦鐵系、AB2型鈦錳系、V基固溶體和Mg系儲(chǔ)氫材料是目前較為成熟固態(tài)儲(chǔ)氫材料，上述材料的理論最大質(zhì)量儲(chǔ)氫密度分別為1.5wt%、1.8wt%、2.0wt%、3.8wt%和7.6wt%，其中MgH2/Mg體系因儲(chǔ)氫密度高、儲(chǔ)量豐富、原料成本相對(duì)低廉被認(rèn)為是最有潛力的固態(tài)儲(chǔ)氫材料之一。但在具備較為理想的儲(chǔ)氫密度的同時(shí)，MgH2/Mg體系放氫溫度較高（需300℃以上），故能耗較高；AB5型稀土系與AB型鈦鐵系放氫溫度較為溫和（20℃左右），但儲(chǔ)氫密度較低。

此外，由Li、B、N、Mg和Al等輕質(zhì)元素組成的金屬氫化物也顯示出巨大潛力。因此，開發(fā)儲(chǔ)氫密度高、充放氫溫度適中、原材料成本低的輕質(zhì)儲(chǔ)氫材料是金屬固態(tài)儲(chǔ)氫技術(shù)研究的核心。除儲(chǔ)氫材料外，儲(chǔ)氫合金床體的高密度、高穩(wěn)定裝填也是影響儲(chǔ)氫裝置儲(chǔ)氫容量和吸放氫速率的關(guān)鍵因素，將直接影響儲(chǔ)氫裝置的使用性能。

《報(bào)告》顯示，我國固態(tài)儲(chǔ)氫材料與裝備已具備全流程國產(chǎn)化開發(fā)能力，并在相關(guān)領(lǐng)域開展了示范應(yīng)用。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，截至2024年4月，全球固態(tài)儲(chǔ)氫技術(shù)相關(guān)專利約2.4萬件，中國是全球固態(tài)儲(chǔ)氫專利數(shù)量授權(quán)最多的國家，占全球固態(tài)儲(chǔ)氫領(lǐng)域?qū)＠跈?quán)總量的約39%，美國和日本的固態(tài)儲(chǔ)氫領(lǐng)域?qū)＠跈?quán)占比分別為21%和19%。整體來看，我國在固態(tài)儲(chǔ)運(yùn)氫技術(shù)方面與國際先進(jìn)水平保持同步，在Ti系、Mg系等儲(chǔ)氫材料研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化方面具有一定的優(yōu)勢。