固態儲氫技術：氫能源革命的未來之路
來源：氫啟未來網 2023-04-28
固態儲運氫技術的主要應用場景包括氫冶金、加氫站、季節性儲能、交通運輸、氫化工等領域。
從目前的技術來看，由于氫冶金等應用場景的用氫量十分巨大，且對氫氣價格十分敏感，要求終端供氫價格低于21元/kg H2，因此，未來預計以管道輸氫為主要供氫方式，同時采用鎂基固態儲氫系統輔助，用于氫氣的規模儲存，保證氫氣供應的連續性。
對于可再生能源的調峰儲能領域，由于需要跨季節長時間儲存氫氣，對儲氫系統的固定投入成本較為敏感，鎂基固態儲氫系統由于其儲氫合金的成本低至~0.1元/Wh（按照6wt.%儲氫量，循環壽命1000次來計算），將會在該領域占有一席之地。
在交通運輸領域，尤其是重卡、大型巴士、船舶等中重型運輸工具，V基固溶體、Ti基儲氫合金等高體積儲氫密度的固態儲氫材料將是重要的發展方向。
在加氫站方面，由于現有高壓儲氫方式的安全性風險，以及現有20MPa長管拖車運氫成本過高，國內加氫站及氫燃料電池車難以快速發展，若采用固態儲氫材料（如V基固溶體、Ti基儲氫合金、鎂基儲氫合金）作為加氫站的氫氣儲存方式，可在4MPa以下相對安全的儲存氫氣，結合鎂基儲氫合金的高效高安全氫運輸和固態儲氫燃料電池車，可實現“制-儲-運-加-燃料電池”全流程的低氫氣壓力，可大幅提升氫能產業的安全性，不失為一種潛在的氫能發展路徑。
以氫氣運輸為例，對比了高壓氣瓶、管道氫、液氫、富氫液態化合物、固態儲運氫等技術，綜合目前工業應用的實際情況，氫儲運技術的關鍵指標比較如表X所示。
氫氣的儲運成本主要由固定成本、運行成本組成，固定成本包括儲氫裝備、運輸裝備和放氫裝備的投資，運行成本主要包括充氫電耗、運輸里程費和放氫電耗。
根據各種儲運氫技術的特點，高壓氣瓶和管道兩種方式的電耗較小，而液氫、富氫化合物和固態儲氫運行時的電耗較高。
這導致在短距離小規模輸運時，高壓氣瓶是較為經濟的方式；在中長距離運輸時，液氫、富氫化合物和固態儲氫則更具有競爭；在超大規模超遠距離運輸時，管道輸氫是目前的最佳選擇。
但是這些儲運氫技術也存在明顯特點：高壓氣瓶存在單車儲氫量低、高壓安全風險高的問題；管道氫的固定投入成本極高，需要國家統一規劃建設氫氣管網；液氫的液化能耗過高，且易液氫易蒸發，無法長時間儲存氫氣；富氫化合物充放氫能耗高，需要貴金屬催化劑，化合物本身多為有/微毒物質，存在環境污染，釋放氫氣不純需要提純等等問題；固態儲氫安全性高、可長時間存放，但是放氫能耗較高。
因此，仍需根據應用場景的不同，針對性的選擇合適的儲運氫方式。
根據現有資料，規模在2000Nm3/h的供應能力的條件下，氫氣運輸的成本與運輸距離的關系如圖X所示（部分數據來源：黃宣旭，練繼建，沈威，馬超.中國規模化氫能供應鏈的經濟性分析[J].南方能源建設，2020,7（2）：1-13.）。
總體而言，固態儲運氫技術已走出實驗室，逐步形成工業化能力，儲氫材料及其規模生產技術、固態儲運氫系統及其應用均已實現部分產業化，有待進一步示范推廣。
未來，固態儲運氫技術將在氫治金、加氫站、季節性儲能、交通運輸、氫化工等領域發揮重要作用，預計2025年前固態儲運氫技術將實現大規模的示范應用。
2035年前，固態儲運氫技術將完全成熟，開發出適用于不同應用場景需要的一系列產品，促進氫能產業鏈的完善與可持續發展。
