中国能源资讯网随着氢能发展不断提速，拉动储氢材料广阔市场
作为实现双碳目标的关键载体，氢能，作为一种清洁、零碳排放、灵活高效、来源丰富的二次能源，对环境保护和节能减排具有重大意义。一方面，可再生能源如风能和太阳能因其波动性难以实现大规模直接并网利用，而氢能通过帮助消纳这些能源，能够实现电网的大规模调峰及跨季节、跨地域的储能。将可再生能源转化为氢气，再将氢气转化为终端能源，这一过程有助于促进可再生能源的更广泛应用。另一方面，中国的工业和交通行业高度依赖传统化石能源，面临较高的脱碳挑战。推广绿氢的使用，不仅能促进绿色化工和绿色交通的发展，还有助于工业和交通等碳密集行业实现碳中和目标。
氢能应用广泛，发展潜力大。
首先，作为理想的清洁能源，氢能燃烧或通过燃料电池转化，仅产生水，效率高。燃料电池技术完善将推动氢能在氢燃料电池汽车、分布式发电等领域的应用。其次，氢能作为一种高效能源载体，易于存储和运输。利用风能、太阳能多余电量电解制氢，可有效消纳这些能源，提升稳定性。最后，氢气是化石能源清洁利用的关键原料，应用于炼油化工和煤炭清洁利用，有望加速氢能规模化利用。
政策+技术支持，氢能产业加速发展。
氢能源具有“能量密度高、零排放、效率高、来源广、可再生”的特点，氢能的发展有助于推动全球能源结构由化石能源向清洁能源转变。在全球碳中和目标下，一系列氢能产业支持政策陆续出台，叠加技术积累，制氢、储氢发展前景广阔，是双碳目标的重要载体。目前储氢环节仍以高压气态储氢和低温液态储氢为主，其成本高、密度低、安全性差的缺陷制约着氢能大规模商业化，而固态储氢属于常压储氢路线，其在提升储氢密度及降低成本等方面具有较高的发展潜力，有望在未来解决储氢困局。
成本高+密度低：是液体储氢和气态储氢的主要缺陷
氢能作为一种前景广阔的能源，其大规模商业化应用目前仍面临着加氢时间长、运输成本高以及储氢的安全性和稳定性等挑战。确保氢气的安全和经济化应用，储运技术的优化至关重要。
储氢技术主要分为物理储氢和化学储氢两大类。物理储氢包括几种方法：常温下的高压储氢、低温液化储氢、低温高压储氢以及利用多孔材料进行气体吸附储氢。每种方法都有其特点和应用场景，例如高压储氢适用于移动应用，而液化储氢则在固定储存中更为普遍。
化学储氢方法则包括金属氢化物储氢和有机液体储氢。金属氢化物储氢通过与金属或合金反应来储存氢气，这种方法通常具有较高的储氢量和较好的安全性。有机液体储氢则是通过化学反应将氢气储存在液体介质中，这种方法在运输和分发方面具有潜在优势。这些技术的发展和完善对于氢能源的安全、经济化运输和储存至关重要，是氢能实现商业化应用的关键。
在目前的储氢方式中，固态储氢系统是最可靠、最安全、最高体积效率的储氢方式
相比高压气态储氢和低温液态储氢，固态材料储氢技术在提高储氢密度和安全性方面具有显著优势。固态储氢的核心优点包括：
提高体积储氢密度：固态储氢材料能够在较小的体积内储存更多的氢气，从而提高能源存储效率。
常温常压下的安全性：这种储氢方式避免了高压或低温条件下的风险，使得储存和操作过程更加安全。
氢气纯度高：固态储氢可以减少气体杂质，确保氢气的高纯度，这对于某些应用（如燃料电池）来说至关重要。
可长距离运输：由于其稳定性和安全性，固态储氢材料适合长距离运输，扩大了氢能的使用范围。
跨季节安全存储：固态储氢技术可以在不同季节之间安全地存储氢气，有助于解决可再生能源产生的季节性波动问题。
总体而言，固态储氢技术的发展对于解决传统储氢技术中面临的低密度和安全问题至关重要，有望推动氢能源的更广泛应用。
镁基储氢密度高 成本下降空间巨大
镁基储氢作为新型储能技术中的一种重要选择，因其高储氢密度和强安全性在固体储氢材料中尤为突出。它的化学反应过程简单且易于控制，得益于研究团队的深厚实力，使技术应用前景广阔。此外，镁资源的丰富性和较低成本增加了其经济吸引力，而环保的反应过程则完全符合当前的“双碳”目标。这些综合优势使镁基储氢成为实现清洁能源转型和可持续发展的关键技术选择。因此，镁基储氢材料是综合性能最为优异的储氢材料，被学术界认为是极具商业价值的储氢技术路线之一。
1、高储氢密度+高安全性，镁基储氢材料性能优势显著。
镁储氢密度是气态氢的1000倍、液态氢的1.5倍。具体而言，MgH2储氢重量密度可达7.6%，体积储氢密度可达105kg/m3，同其他类金属储氢材料相比具有明显优势。
2、镁基储氢运营成本低。
镁基储氢技术在与高压气态储氢和低温液态储氢相比时展现出显著的经济优势。其核心优点在于不需要低温或高压装置，这大大减少了运营成本。在整个供应链上，从原料气的生产到最终的加氢站，镁基储氢在设备折旧和能耗方面表现更优。无论是100、300还是500公里的运输距离，镁基固态储氢的单位运营成本都低于其他两种方式。
镁基固态储氢的运营成本主要涉及充装设备、固态储氢车辆以及放气和增压设备的投资折旧和能耗。与高压气态储氢和低温液态储氢不同的是，镁基储氢在处理原料气时无需加压或液化，这一环节的省略显著降低了成本。尽管在加氢站放气和增压上的投入是镁基储氢的主要成本，但整体而言，其经济性仍然优于传统的高压或低温储氢方法。这种成本效益的优势，加上其环境友好和安全性高的特点，使得镁基固态储氢成为实现氢能大规模商业化的一个有力候选技术。
3、镁基储氢安全性高。
氢气在转变为固态后，可安全高效地储存在镁合金材料中，这种转换显著提高了氢气的长距离运输安全性。在常温常压条件下，这种储运方式允许氢气安全跨越较长距离。2023年4月，中国首次发布了采用镁基固态储运技术的氢能运输车。这种储运氢车配备了12个储氢罐，尺寸为40英尺，能够储存高达1吨的氢气。这相比于传统的20 MPa高压长管拖车的储氢量提升了3倍以上，也是常规气态储氢方式的3到4倍。
镁基固态储运氢车的经济效益非常显著。由于在常温常压下进行储运，车辆的安全性大大增强。此外，它还能够适应铁路、公路、水路等多种运输方式，使其成为长距离、大规模氢运输的理想选择。这一技术的发展和应用，不仅展示了固态储氢技术的实际应用潜力，也为氢能源的更广泛利用铺平了道路。
4、镁基储氢化学反应简单，无副产物，控制性良好。
单质镁可以在高温条件下与氢气反应生成MgH2，化学反应方程式简单，反应过程中没有其他产物。
5、中国镁资源丰富，原料对外依存度低。
镁资源主要来源于菱镁矿、含镁白云岩、盐湖区镁盐以及海水等，我国镁资源类型全，分布广泛。中国菱镁矿储量仅次于俄罗斯，位居全球第二。在国内，菱镁矿储量相对集中且大型矿床多。中国含镁白云石储量也很丰富，现已探明储量40亿吨以上，遍及我国各省区。盐湖镁主要分布在西藏自治区的北部和青海省柴达木盆地，其中柴达木盆地的镁盐储量占全国已探明储量的99%。根据USGS数据，2022年我国菱镁矿产量1700万吨，占全球总产量63%。进口依赖度低，相较于铝土矿石而言优势明显。我国镁锭产量90万吨，占全球总产量90%。
中国是镁资源和原镁产量大国，因此国内镁合金的应用推广有着先天优势。当前国资和民营资本逐步进入镁合金行业，同时国内核心整车厂也开始不断尝试镁合金产品的应用和开发。
6、镁基储能材料可回收，对环境友好，反应过程中无三害产生。
镁基储能材料因其可回收性、环境友好特点以及反应过程中不产生有害物质而成为新型储能技术的重要选项。根据发改委和能源局的指导意见，新型储能被视为支撑新型电力系统和推动能源绿色转型的核心技术与基础装备。这些指导意见强调以需求为导向，探索储氢、储热等创新储能技术的研究与应用。新型储能材料及装备的发展不仅是实现国家“双碳”目标的关键，也是国家未来竞争力的重要体现，其中镁基储氢技术尤为关键。
冶金及煤化工或率先运用镁基储氢 储能应用前景广阔
1、氢能是炼铁过程中减少CO2排放的关键。
目前镁基材料只有在高温下才有优异的吸附氢性能，冶金和煤化工领域可满足镁基储氢的高温应用场景。冶金和煤化工领域工作温度高，有大量废热，可支持镁基储氢运用场景里需要高温的重要痛点，降低了运用成本，镁基储氢有望在这两个领域中率先应用。冶金业碳排放量巨大，急需降低碳排放量以满足碳中和目标。相关研究表明，在炼铁过程中减少CO2排放的重要方式是增加H2的使用。经济性是制约钢铁行业氢冶金发展的关键因素之一，其中主要涉及氢气成本及碳排放成本。随着镁基储氢技术不断完善，储氢的长距离运输安全性得以保证，单位体积储氢量得以提升，氢气在冶金行业的使用率将会大大提升。国内外各企业大力发展氢冶金技术，部分工艺正处于试验阶段。
2、绿氢耦合煤化工采用太阳能和风能等绿色能源，与煤炭技术结合利用，可降低煤炭的能源消耗，减少污染物的排放。
随着绿氢生产技术日益完善，镁基储氢保证了氢能运输效率，氢能运输成本及使用成本将进一步降低，氢气的原料和燃料属性将得到更大的拓展。利用绿氢与煤化工实现耦合的最大优势在于电解水制氢的同时，还能产生氧气，既可以省去合成气变换装置，还可以省去空气分离装置。
3、镁基储氢技术可以满足未来合成氨领域氢运输。
从目前氢气消费的终端来看，合成氨、合成甲醇、石油炼化的氢气消费占比较高，可占整个氢气消耗量的85%以上。镁基储氢助力甲醇产业链脱碳。
4、氢储能具备就地消纳清洁能源、零碳排放等优点，并可在一定程度上替代传统能源，有望在能源互联系统中发挥重大作用。
随着风电和光伏发电装机规模的扩大，在并网的过程中，其随机性和间歇性会给电网安全稳定和运行调度等方面带来诸多危害，弃风、弃光问题日益严重，制约了新能源发电的规模化应用。氢能作为清洁高效的二次能源，与电能有着良好的互补特性，灵活应用于能源互联系统中，能够提高用能效率、加强多能耦合。
传统电网对风电等间歇性可再生能源的消纳，在供应侧、需求侧等方面已有多种应对方案，但都因其弊端无法大规模推广，电网与气网协调运行，配以镁基储氢方式的方案前景广阔。储氢技术的发展与P2G技术相辅相成，共同促进电网跨季节，跨地域储能。
5、氢能源电池汽车市场发展空间巨大，镁储氢有望推广到新能源汽车，成为汽车新动力。
加氢站是氢燃料电池车的动力来源。根据EVTank统计，截至2023年上半年，全球 累计已经建成加氢站达到 1089座，其中中国累计建成加氢站为351座，全球占比达到32.2%。我国主流加氢站是气氢加氢站和液氢加氢站。通过外部供氢或站内制氢获得氢气后， 以液氢形式储藏或转化为压力稳定的干燥气体，进入高压储氢罐储存，最后通过氢气加 氢机为燃料电池汽车进行加注。
6、固态金属储氢加氢站优势明显，首个固态加氢站已落地。
固态金属储氢加氢站的工艺设备更简约，可通过拖车和加氢机直接为燃料电池汽车加注，无需增压，站内储氢容器的设计压力也可降低，从而可省去高压气态储氢中最复杂的压缩机及其高压储氢容器。设备费用进一步得到节省，加氢站成本显著降低。氢燃料电池汽车安全问题显著，合金储氢能够有效解决这一问题。氢燃料电池汽车安全问题显著，合金储氢能够有效解决这一问题。
