氢储能
在能源安全和环境保护等挑战不断严峻的背景下,我国正在积极推动能源转型。氢能作为发展潜力巨大的二次清洁能源,将在未来能源结构中占据重要地位。然而,每当人们谈论氢能源时,总有一个关键话题无法回避:储存和运输。
氢储运技术是控制氢气成本的重要环节,它贯穿了产业链中氢气的生产和利用的全过程。由于氢气具有能量密度高、重量轻、易散失以及易与物质发生化学反应等特点,其在储运方面面临很多挑战。
常用的储氢技术包括物理储氢、化学储氢和其他储氢方式,通常认为,物理储氢技术成熟可靠,而化学储氢更具前瞻性。金属氢化物储氢作为化学储氢的重要发展方向,常用的储氢合金材料有镧镍系、钛铁系、镁系。
金属氢化物储氢技术比较
镁基固态储氢材料优势
储氢容量较高,在能源储存和运输领域等大容量储能的应用场景前景广阔;
良好的可逆性,这一特性为其在长期应用中提供了可靠性,并增加了其使用寿命;
较低的成本,使得镁系合金储氢更具市场竞争力;
广泛的可用性,适用于便携式电子设备、汽车等行业。
图1:核壳纳米镁基储氢材料常见的合成方法
镁基储氢大事件
2023年10月
氢枫(中国)研发制造宜兴基地总投资25亿元,用地面积约90亩,总规划建筑面积约10万平方米。
4月发布第一代吨级镁基固态储运氢车(MH-100T),正式交付客户。
2023年5月
重庆大学、宝钢金属、云海金属三方携手推进的《中温高密度低成本镁基固态储氢材料产品研发及中试》项目正式启动,助推镁产业的规模化发展。
2022年4月
氢储(新乡)能源科技有限公司首条镁基固态储氢装置生产线建成投产测试,6条产线全部投产后,可年产镁基固态储氢设备约720套。
2021年4月
重庆大学与广东省国研科技研究中心有限公司“固态镁基储氢材料及技术开发与应用”重大合作项目正式签约,双方计划未来共计投入5亿元,力争早日在储能材料开发和应用上取得关键突破。
2019年10月
如皋经济技术开发区与氢储(上海)能源科技有限公司合作项目在氢能小镇正式签约,公司计划在氢能小镇设立一个镁基固态储氢制造基地,总投资2.4亿元。
国内技术前沿
大连化学物理研究所(DICP)
DICP研究团队成功预测了94种金属有机氢化物,并计算了其热力学性质,筛选出20余种具有应用前景的材料。
他们合成的吲哚锂可以在100摄氏度下完成加氢脱氢循环,理论储氢容量达6.1质量百分比,其加脱氢热力学性能与理论计算十分接近。
上海交通大学
(SJTU)
邹建新教授团队在先进纳米镁复合储氢材料方面取得重要进展。“纳米限域”被认为是一种提高镁基储氢材料性能的有效途径,可提升热/动力学性能。
由于具有高比表面积、良好的化学/物理稳定性、较高的热导率、及优异的催化作用等特点,二维过渡金属碳/氮化物(MXenes)材料被认为是限域MgH2/Mg的理想材料。
当前由于MXenes表面的含氧化学基团(-OH、-O等)引起的纳米片层间堆叠问题及氧化问题,利用MXenes负载纳米MgH2来提高其储氢性能仍在研究阶段。