2023年4月13日,以“氢轻之镁 创新栽培”为主题,由上海交通大学氢科学中心与氢枫能源联合研制的全球先进吨级镁基固态储运氢车(MH-100T)正式在上海汽车会展中心亮相。该第一代吨级镁基固态储运氢车(MH-100T)该技术助力我国固态储氢技术迈上新一级台阶,属世界领先。
氢能是面向未来的清洁能源,氢储运技术是氢能利用中的关键一环,也是制约氢能走向规模化应用的最大痛点。目前,国内氢能储运多采用高压气态的模式,这一模式通常存在氢气储运量低、具有高压安全隐患、运输距离短等瓶颈,较难满足氢能行业的大规模发展需求。在氢储运技术亟需有创新发展的背景下,镁基固态储运氢技术因为具有高储氢密度、常温常压安全性好、氢气纯度高、可长距离运输、跨季节安全存储等优势,得到广泛关注。
第一代吨级镁基固态储运氢车(MH-001T)以镁合金为介质,通过镁与氢气的可逆反应进行氢气储运,单车储氢量是当前主流储氢方式——高压气态储氢的3-4倍左右,且存储状态为常温常压,解决了高压气态储氢的高压爆炸风险,实现更安全、高效、经济的氢气储运,是当前氢气储运环节的一项创新性技术。
该型号储运氢车罐箱部分长约12米,宽约2.5米,高约2.6米,车内包含了12个储氢容器,每个容器里面都装填了高容量镁合金储氢材料。本研发产品实现储运氢装置的轻量化、大容量设计,将前端制氢装置产出的氢气储存起来,并经过放氢过程后,为后端加注装置以及氢燃料电池提供稳定可靠的氢气需求。
该镁基固态储氢车的优势非常明显:安全性高(常温常压存储,无需担心高压下的防爆问题)、储氢密度高(同等重量的储氢车,高压气态储氢容量约350kg,镁基固态储氢容量可达到1T以上)、低成本(镁价格便宜)、能净化存储(可有效去除CO和H2S等杂质)、场景丰富(从kW级、MW级至GW级储能均可使用)等。
发布会现场,上海交通大学氢科学中心邹建新教授向在场领导及嘉宾介绍了镁基固态储运氢技术。镁本身是一种非常好的储氢介质,其质量储氢密度可达7.6wt%,体积密度为110g/L,具有明显的安全和密度优势。为此,丁文江院士带领团队攻坚克难,最终研发出了可实用化的镁合金储氢材料,在免活化情况下首次吸氢量可达6.4wt%,吸放氢循环寿命>3000次,并且实现了常温常压下的氢气储运。
镁基固态储运氢技术具有储氢容量大、常温常压安全储运、可长时存储、低成本等优势,因此邹建新教授表示,“在应用端,该技术在氢冶金、氢储能、氢化工、分布式发电等方面都有机会获得很大的应用”。
近年来,国家对氢能行业的重视程度不断提高,并已逐步将其视为我国实现碳达峰碳中和目标的重要路径。工信部原材料工业司二级巡视员张文明表示,“国家高度重视氢能产业的发展,积极推动氢能产业链布局,推动前中后端产业齐备,要形成环节衔接紧密,高效集成的氢能产业生态系统”。
而氢储运作为连接氢能产业链上游供给及下游需求的关键,如何解决当前氢气储运环节储氢效率低、安全隐患大等难题,探索更安全、高效、经济的氢能储运方式并推动氢气的大规模应用,已成为众多氢能企业亟待攻克的技术难点。
丁文江院士团队于1987年开始研发镁合金材料与应用技术,极大地推动了我国镁产业的发展,近十多年团队致力于利用镁合金解决氢气储运瓶颈。丁文江院士表示,在当天上午的《镁基固态储运氢材料与技术》成果评价会上,许多专家都对镁基固态储运氢技术抱以厚望,希望政府和社会能对镁基固态储运氢技术给予更多关注和支持,让中国的固态储运氢技术能在世界上也占据一席之地。
中国工程院院士丁文江表示,如果是传统高压气态长管拖车的话,最多储氢300公斤都不到,大概是储氢250公斤,那现在相当于它的4倍,运氢的成本大概是长管车的三分之一。上海交通大学氢科学中心副主任邹建新称,镁基固态储氢体积和质量密度都非常高,这是它非常大的优势。
氢能是世界上公认的清洁能源,专家介绍,在现有的氢能产业链中,储运占了整个成本的30%-50%,决定氢能应用的关键是安全高效的氢能储运技术。在国家能源局近日印发的《2023年能源工作指导意见》也明确指出,加快攻关绿氢制储运用技术,推动氢能规模化应用。
而镁基固态氢气储运的技术创新,将使氢能在不同行业和地区间更为高效、便捷地分配,实现规模化供应,大量降低碳排放,对解决氢能储运瓶颈、推动氢能大规模应用具有重要意义。
中国原镁产量占世界85%以上,独占鳌头。镁基固态储运氢技术一旦突破,将实现氢气的高安全、高效及大规模储运,将对中国乃至世界推动氢能等新能源产业的快速发展做出重大贡献!

