固态储氢有着储氢密度高、工作压力低、安全性能好等优势，被认为是未来高密度储存和安全氢能利用的发展方向。
固态储氢是指利用材料对氢气的物理吸附和化学吸附作用将氢气存储在固体材料中。固态储氢材料主要有储氢合金、纳米材料和石墨烯材料。目前，储氢合金在我国已进入商业化探索阶段。其中，镁系、钛系、稀土系三类固态储氢材料技术路线发展较快。
这三类固态储氢材料技术路线有哪些优缺点？在我国分别有哪些企业在布局？产业化发展进程又如何？
三类储氢材料各具特色
储氢合金材料不仅具有超强的储氢性能，还同时具有操作安全、清洁无污染等优点。吸氢过程中，合金材料在一定的温度和氢气压力下，发生放热反应吸收氢气生成金属氢化物；放氢过程中，金属氢化物在加热的情况下发生吸热反应释放所吸收的氢气。如今全世界主要研究的是镁系储氢材料、钛系储氢材料、稀土系储氢材料等。
镁在地球上的资源丰富，全球大概90%的镁都是生产于中国。以镁合金作为储氢材料成本低，质量分数小，重量轻，其体积储氢密度可高达110kg/m?，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，可以实现长循环寿命，便于运输，并且对环境非常友好，且材料可回收。
此外，镁合金材料还可以对氢气进行净化，特别是氢气中的一些杂质，可以把氢气中的一氧化碳和硫化物净化掉。
然而，镁合金吸收和释放氢气的速度较慢，释放氢气时需要较高的温度，通常要达到300℃，这直接导致成本的上升。而且，镁或镁合金的表面极易形成一层致密的氧化膜，使其与氢气的反应变得十分缓慢。
目前以镁基储氢材料为核心，采用两种使用方式：一种是循环的使用方式，通过吸氢得到氢化镁，再放氢得到镁的循环来制造大型的储运氢的系统，可以用在加氢站，也可以用于分布式发电和车载储氢方面。另一种是采用水解的方式，制备氢化镁的高纯粉末，与水反应把水中的氢也置换出来，可用于备用电源、无人机等方面。
钛系储氢材料最常用的是钛铁、钛锰、钛镍等合金，钛系储氢合金具有防氢温度低（可在20℃下实现放氢)、成本低的优点，他们的使用寿命可达到25000次以上，并能保持性能基本不变。
钛系储氢材料在室温下的平衡氢压为0.3MPa，很接近工业应用，且价格便宜、资源丰富，在工业生产中占有一定优势。但同时钛系储氢材料存在不易活化、易中毒、滞后现象比较严重。
稀土储氢材料常见的有镧系、钇系、镨系等稀土元素组成的储氢材料。这些材料具有较高的储氢容量，可以达到每克材料储存5～7%的氢气。稀土储氢合金具有吸氢和放氢温度温和、速率快、易活化等特点。最重要的是，中国的稀土产量占世界的80%以上，具有重要的原料优势。
稀土储氢材料可以用于制备氢储存罐、氢气输送管道等储氢设备。然而，稀土储氢材料也存在一些问题。首先，稀土元素资源有限，稀土储氢材料的生产成本较高。其次，稀土储氢材料在储氢和释放氢气时需要经过一系列的温度和压力变化，这对储氢设备的设计和制造提出了一定的要求。此外，储氢材料在储氢循环过程中会出现材料的疲劳和结构的退化，影响了储氢材料的使用寿命。
储氢材料的商业化发展前景
由于储氢合金材料各有特点，这也导致多家企业及科研机构在布局固态储氢业务时，选择发展的路径不同。
在镁系储氢材料技术路线上，氢枫能源与上海交通大学丁文江院士团队、云海金属与重庆大学潘复生院士团队均采用合作方式进行了相关开发与研究。今年4月13日，氢枫能源联合上海交通大学氢科学中心重磅发布世界领先的第一代吨级镁基固态储运氢车（MH-100T）。
在钛系储氢材料技术路线上，厚普股份、圣元环保、厦钨新能、中国有研科技集团等企业进行了相关开发与研究。有研工研院的钛系储氢材料实现了在移动式制储一体化燃料电池应急发电车、燃料电池移动通讯基站备用电源、氢能燃料电池加氢站、燃料电池大巴、物流车、氢能两轮车以及电网储能等应用。
在稀土系储氢材料技术路线上，北方稀土、圣元环保、中国有研科技集团、厦钨新能、鸿达兴业、包头稀土研究院、燕山大学等机构进行了研发和攻关。今年6月，北方稀土旗下的国家稀土功能材料创新中心牵头研发了全国首台套固态储氢系统示范装置。近日，国家稀土功能材料创新中心又推出了固态储氢装置的氢燃料叉车，标志着稀土系储氢材料在移动载具领域得到成功应用。
由于固态储氢成本主要受规模、壳体材料、储氢合金等因素影响，而且各家工艺有所不同，导致当前固态储氢的商业化成本差异较大。未来随着产线规模的扩大和自动化程度的提高，制造成本有望大幅降低。同时，失效储氢罐中的储氢材料可以实现回收，进一步压缩制造成本。
“整体看来，未来固态储氢适应的场景为对重量不敏感、有较高空间利用率要求、工况复杂且对安全性存在较高要求的场景。不仅可以作为建筑热电联供电源、微网的可靠电源与移动基站的备用电源，可以安全地进行长期存储，也可以快速进行调峰；移动应用领域，固态储氢罐可以做为一种产品，供给售卖和补能替换。在未来有望成为大规模的储能的方式。”一位业内人士推断。
