固態(tài)儲(chǔ)氫有著儲(chǔ)氫密度高、工作壓力低、安全性能好等優(yōu)勢(shì),被認(rèn)為是未來高密度儲(chǔ)存和安全氫能利用的發(fā)展方向。2022年以來,固態(tài)儲(chǔ)氫發(fā)展呈加快趨勢(shì)。
比如氫儲(chǔ)能源在河南新鄉(xiāng)高新區(qū)鎂合金高密度儲(chǔ)氫技術(shù)產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目的全球首條生產(chǎn)線建成投產(chǎn)測(cè)試;圣元環(huán)保與淮南市煤化工園區(qū)管委會(huì)就圣元綠能固態(tài)儲(chǔ)氫系統(tǒng)活化及應(yīng)用項(xiàng)目簽訂合作協(xié)議;成都厚普氫能裝備產(chǎn)業(yè)園項(xiàng)目正式開工,其中包括低壓固態(tài)儲(chǔ)氫裝備基地;安泰創(chuàng)明、新氫動(dòng)力、永安行、攀業(yè)氫能、氫哇出行等也推出了應(yīng)用固態(tài)儲(chǔ)氫技術(shù)的氫能叉車、兩輪車。
押注固態(tài)儲(chǔ)氫
氫能儲(chǔ)運(yùn)作為氫能產(chǎn)業(yè)的中間環(huán)節(jié),對(duì)氫能的商業(yè)化運(yùn)營(yíng)極為關(guān)鍵。現(xiàn)有的氫儲(chǔ)運(yùn)方式主要有高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫、低溫液態(tài)儲(chǔ)氫、固體材料儲(chǔ)氫及有機(jī)液體儲(chǔ)氫四種。在氫能儲(chǔ)運(yùn)亟待降本增效的背景下,固態(tài)儲(chǔ)氫既能大幅提高體積儲(chǔ)氫密度,又可以保障氫氣的安全應(yīng)用,這兩方面的優(yōu)勢(shì)吸引了多家企業(yè)入局:
氫儲(chǔ)能源是上海交通大學(xué)材料學(xué)院丁文江院士團(tuán)隊(duì)與氫楓能源共同建立的高科技企業(yè)。2022年4月,氫儲(chǔ)科技的首條鎂基固態(tài)儲(chǔ)氫裝置生產(chǎn)線在河南新鄉(xiāng)高新區(qū)氫能產(chǎn)業(yè)園建成并投產(chǎn)測(cè)試。此外,氫儲(chǔ)科技還計(jì)劃建設(shè)6條鎂基固態(tài)儲(chǔ)氫設(shè)備、儲(chǔ)氫裝置生產(chǎn)線,全部達(dá)產(chǎn)后,可年產(chǎn)鎂基固態(tài)儲(chǔ)氫設(shè)備約720套。
8月,圣元環(huán)保與淮南市煤化工園區(qū)管委會(huì)就圣元綠能固態(tài)儲(chǔ)氫系統(tǒng)活化及應(yīng)用項(xiàng)目簽訂合作協(xié)議,計(jì)劃在淮南市煤化工園區(qū)投資建設(shè)綠能固態(tài)儲(chǔ)氫系統(tǒng)活化及應(yīng)用等4個(gè)項(xiàng)目,其中包括建設(shè)鈦-鐵系固態(tài)儲(chǔ)氫材料及模塊活化生產(chǎn)線。
10月,廈鎢新能擬投資1億元設(shè)立全資子公司廈門廈鎢氫能科技有限公司(簡(jiǎn)稱“氫能公司”),并擬向氫能公司以1.6457億元協(xié)議轉(zhuǎn)讓公司所持有的貯氫合金材料相關(guān)業(yè)務(wù)資產(chǎn)。
同樣在10月,厚普股份表示,公司低壓固態(tài)儲(chǔ)氫裝備進(jìn)入合金試生產(chǎn)階段,這款低壓固態(tài)儲(chǔ)氫裝備是基于釩基固態(tài)儲(chǔ)氫合金技術(shù)新拓展的儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)路線。
產(chǎn)品應(yīng)用方面,目前采用固態(tài)儲(chǔ)氫技術(shù)的產(chǎn)品主要應(yīng)用于兩輪車。5月,安泰創(chuàng)明在深圳順利投運(yùn)使用1L 固態(tài)儲(chǔ)氫瓶的氫能外賣車,每次充氫110克,續(xù)航里程長(zhǎng)達(dá) 120 公里;當(dāng)月,創(chuàng)明(韶關(guān))研究院也推出了“氫哇出行”氫能兩輪車,該款氫能兩輪車采用安全高能量密度固態(tài)儲(chǔ)氫材料為氫源。
9月,永安行氫能自行車Y400正式上市,該車型采用了額定功率為300W的燃料電池系統(tǒng)及低壓AB5合金固態(tài)儲(chǔ)氫裝置;10月,攀業(yè)氫能25輛氫能共享兩輪車正式試運(yùn)營(yíng),該型號(hào)氫能共享兩輪車采用金屬氫化物固態(tài)儲(chǔ)氫技術(shù),具有充放氫壓力低、安全性強(qiáng)、體積儲(chǔ)氫密度高等優(yōu)點(diǎn)。
此外,固態(tài)儲(chǔ)氫也被應(yīng)用到叉車中。2022年4月,一款搭載固態(tài)金屬儲(chǔ)氫燃料電池叉車新品發(fā)布,是全球首款固態(tài)金屬儲(chǔ)氫技術(shù)與工業(yè)叉車相結(jié)合的實(shí)質(zhì)性應(yīng)用產(chǎn)品。
整體來看,固態(tài)儲(chǔ)氫的發(fā)展在迅速升溫。
如何攻克挑戰(zhàn)?
固態(tài)儲(chǔ)氫技術(shù)相對(duì)于其他儲(chǔ)氫方式較為前沿,儲(chǔ)運(yùn)成本適中,在中長(zhǎng)距離的運(yùn)輸上優(yōu)勢(shì)明顯。但由于處于發(fā)展初期,固態(tài)儲(chǔ)氫技術(shù)還需要攻克以下挑戰(zhàn):
材料方面,目前固體儲(chǔ)氫用到的儲(chǔ)氫材料主要是金屬合金,比如鎂系儲(chǔ)氫合金、鐵系儲(chǔ)氫合金、鈦系儲(chǔ)氫合金等。雖然金屬合金儲(chǔ)氫技術(shù)相對(duì)成熟,但還是存在重量?jī)?chǔ)氫率偏低、吸放氫溫度高、可逆性較差等缺點(diǎn),難以滿足車載儲(chǔ)氫的技術(shù)要求。
此外,儲(chǔ)氫材料成本偏高也制約了固體儲(chǔ)氫進(jìn)一步商業(yè)化,儲(chǔ)氫材料成品率低、金屬原料價(jià)格波動(dòng)大等問題都有待解決。面向未來,企業(yè)應(yīng)該進(jìn)一步開發(fā)性能更優(yōu)、造價(jià)更低的儲(chǔ)氫媒介,固態(tài)儲(chǔ)氫的應(yīng)用市場(chǎng)規(guī)模才能擴(kuò)大。
技術(shù)方面,固態(tài)儲(chǔ)氫的主流材料技術(shù)仍是金屬氫化物。金屬氫化物是通過吸收熱量來析出氫氣的,因此制約其技術(shù)應(yīng)用的一點(diǎn)是放氫溫度要求很高,需要達(dá)到250℃以上。為了解決固態(tài)儲(chǔ)氫需要高溫環(huán)境的問題,國(guó)內(nèi)的專家學(xué)者都在探索各種方法來調(diào)控其吸放氫溫度、速度和吸放氫循環(huán)性能,但目前還停留在實(shí)驗(yàn)階段,實(shí)際應(yīng)用還需要時(shí)間。對(duì)此,企業(yè)要和專業(yè)院校合作,在技術(shù)攻關(guān)上一起創(chuàng)新,克服技術(shù)難點(diǎn)。
應(yīng)用方面,固態(tài)儲(chǔ)氫整體處于研發(fā)示范的早期階段,應(yīng)用項(xiàng)目主要聚焦在電化學(xué)儲(chǔ)氫、儲(chǔ)氫裝置、氫壓縮機(jī)等儲(chǔ)能環(huán)節(jié),在規(guī)模較大的運(yùn)氫項(xiàng)目上受制于大體積、高成本等問題仍需要進(jìn)一步完善。固態(tài)儲(chǔ)氫應(yīng)用場(chǎng)景缺少的問題有待解決,需要企業(yè)更積極地探索和挖掘固態(tài)儲(chǔ)氫的優(yōu)勢(shì)應(yīng)用場(chǎng)景。
高密度儲(chǔ)存和安全儲(chǔ)運(yùn)是當(dāng)前氫能應(yīng)用面臨的主要瓶頸,市場(chǎng)需要更經(jīng)濟(jì)、更安全的氫能儲(chǔ)運(yùn)技術(shù),而具備高密度、高安全性特點(diǎn)的固態(tài)儲(chǔ)氫技術(shù)正好能提供相應(yīng)的解決方案。隨著氫能企業(yè)對(duì)固態(tài)儲(chǔ)氫在研發(fā)和應(yīng)用上的不斷探索,一旦解決推廣難題,固態(tài)儲(chǔ)氫將在未來氫能多元化儲(chǔ)運(yùn)體系中占據(jù)重要地位。