《镁基固态储氢技术产业化提速》

  • 来源专题:可再生能源
  • 编译者: 武春亮
  • 发布时间:2024-02-07
  • 镁基固态储氢技术产业化提速 .
    2024-02-04 16:26  来源: 中国能源报
    近日,氢枫(中国)与宝武镁业举行镁基固态储氢战略合作签约仪式,双方将聚焦镁基固态储氢技术和镁基固态储氢应用等进行战略合作。业内人士认为,经过近几年的探索,镁基固态储氢已成为最具前景的氢能储运技术之一,目前正逐步走向小规模应用。加速镁基固态储氢技术的产业化应用,将有效缓解氢能在储运方面的困难,成为打破氢能储运技术与成本瓶颈的重要解决方案之一。
    ●●兼具安全性和高效率
    “储氢一般分为气态、液态、固态三种方式,对于大规模氢存储和运输,镁基固态储氢材料算是产业‘新秀’。”上海交通大学材料科学与工程学院教授邹建新对《中国能源报》记者表示,如果想把气态氢体积做得很小就必须不断施加压力,风险性也会随着压力的提升而逐渐增大。同时,由于氢分子非常小,在非常高的压力下,存在缓慢泄漏的风险,而将氢固化在镁材料中,固态体积可以做得非常小,使用过程也更加安全。
    “镁基材料的质量储氢密度和体积储氢密度都比较高,更小的体积和更轻的重量能储运更多氢。因此,镁基材料特别适合长距离安全存储和运输氢,这是镁基材料在性能方面的重要优势之一。”邹建新表示。
    氢枫(中国)首席技术官宣锋认为,固态储氢的最大优势在于安全性,镁基固态储氢材料是在常温常压下储运氢气,无高压相关的风险,而且由于是固态储运,不需要像液氢一样尽快用完,可以进行长时间储存,因此,镁基固态储氢材料可满足大规模、长距离、跨时间的储运需求。
    “在原材料储量方面,我国镁的产量非常大,年产量约占全球总产量的85%以上,因此,在镁基材料方面我们有着天然的资源和成本优势,大规模应用没有产量及成本限制。在技术方面,镁基储氢材料具有反应相对简单、无副产物且可控性良好的优势。同时,镁基储氢材料易于回收且回收率高,对环境友好。”邹建新表示。
    ●●匹配多元应用场景
    在应用端,镁基固态储氢技术在氢冶金、氢储能、氢化工、分布式发电等方面都具备巨大应用潜力。
    在长距离运输方面,尤其是超过150公里以上的运输场景,镁基固态储氢是最为理想的储运方案之一。宣锋指出:“如果需氢端距离和供氢端距离比较长,用高压氢成本会比较大。同时,高压氢单车运氢质量为300多公斤,而镁基固态储氢单车能够达1吨至1.5吨,是高压气氢车的3—5倍,运输成本更为节约。”
    “基于高安全性和高储氢密度,在可再生能源制氢场景中,镁基固态储氢技术能有效解决可再生能源间歇性、波动性和季节性难题,为可再生能源制氢应用场景提供大规模氢气存储技术。”宣锋表示。
    “不过,当前对于镁基固态储氢材料而言,主要缺点是释放氢的温度比较高,需要达到300摄氏度以上,且在这个过程当中会产生一定能耗。”邹建新指出,通过结合后端应用场景,能够解决能耗大的问题。“比如,在氢冶金过程中会产生很多余热;再如,氢燃气轮机发电时也会产生很多余热,把余热拿来给镁基材料进行放氢利用,就能降低能耗。”
    邹建新指出,镁基固态储氢技术与后端应用场景更好结合,还要进行很多研究工作,比如,不同应用场景对氢的纯度、温度、压力等都有不同要求,如何进行余热匹配、温度匹配、压力匹配等,并最大程度降低能耗,更加安全、高效,需要进一步研究探索。
    ●●量产有望进入新阶段
    事实上,早在2022年,氢枫(中国)全球首条镁基固态储氢材料试生产线就已在河南新乡高新区投产。2023年,氢枫(中国)研发制造宜兴基地开工,进一步扩大镁基固态储氢材料的生产规模。
    “此前,由于氢能发展处于起步阶段,氢一般用在工业原料中,如今氢既是工业原料,又可作为能源,应用领域拓宽的同时,应用场景也变得更多了。”宣锋表示,镁基固态储氢技术已经过多年沉淀,加之能够适用于多个应用场景,具备巨大发展潜力。
    邹建新表示,镁基固态储氢材料使用不锈钢储氢瓶,相比碳纤维储氢瓶价格更低,整体成本也不会很高。目前,国内镁基材料的产业化发展还处于起步状态,没有开始大规模量产。“不过,部分氢能企业已经开始合作进行生产线建设,实现大规模生产后成本会大幅下降。未来,随着氢能产业快速发展,会进一步拉动镁基固态储氢材料需求提升。”
    镁基固态储氢材料何时可以实现产业化发展?受访专家不约而同地指出,2024年将是镁基固态储氢材料的规模化生产和应用“元年”,随着氢能产业快速发展,大规模氢储运需求将不断提升,带动镁基固态储氢材料迎来巨大发展机遇。
    宣锋进一步强调,镁基固态储氢是比较新的事物,也是未来氢气储运发展的趋势之一,需要相关法律法规的补足,包括企业标准、团体标准甚至国家标准的制定,为产品大规模应用扫清法规层面的障碍。
    固态储氢镁基固态储氢氢能
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  • 原文来源:https://m.bjx.com.cn/mnews/20240204/1360141.shtml
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    • 镁基储氢材料是金属固态储氢材料中储氢密度最高的材料。 面对能源安全、环境保护等压力,氢能有望在能源转型过程中扮演重要角色,氢能作为目前最具潜力的二次清洁能源在我国能源转型中将占据重要地位。而每当聊起氢能源,有一个重要话题总是“如影随形”:储存和运输是氢气大规模应用的前提。 在氢气制、储、运、加、用的产业链环节中,储、运环节是高效利用氢能的关键,也是影响氢能走向产业化的重要环节。高效安全的储能技术是全球新能源开发与应用的重大技术瓶颈。氢能的安全高效储存和运输对国家氢能战略意义重大,特别是对燃料电池汽车、风能光能产业、电力行业、航空航天等领域有重要的直接应用价值。 镁基储氢材料是金属固态储氢材料中储氢密度最高的材料。随着近几年全球镁及镁合金的研究呈现爆发式增长,我国也已经成为全球重要的镁生产国、应用国和研究国,在国际上具有一定的技术优势。 镁基储氢材料将迎来怎样的市场发展空间?我国又如何在这个新领域持续保持领先优势?今天,请随《中国科技信息》一起来聊聊这些问题。 最有发展潜力的固态储氢材料之一 目前主要的氢储运方式分为气态储氢、液态储氢和材料储氢。与气态储氢和液态储氢相比,固态储氢既可以大幅提高体积储氢密度,又可以提高储运氢的安全性,因此,寻找性能优越、安全性高、价格低廉且环保的储氢材料是当前固态储氢研究的关键。 将眼光投向广阔的自然界中,某些金属具有很强的捕捉氢的能力,在一定的温度和较低的压力条件下,这些金属能够大量“吸收”氢气,反应生成金属氢化物,同时放出热量。其后,将这些金属氢化物加热,它们又会分解,将储存在其中的氢释放出来,可实现上万次循环充放氢。这些会“吸放”氢气的金属,即为固态储氢材料。 如此看来,固态储氢具有储氢密度高、成本低、安全稳定和使用周期长等特点,而金属镁在储氢研究领域具有成本低、质量轻、无污染等优点,被认为是最有发展潜力的固态储氢材料之一。专家认为,镁基储氢材料是金属固态储氢材料中储氢密度最高的,一旦大规模应用,将根本上改变传统储能模式中效率低、成本高、安全性差等问题。 成本低、优点多 镁基储氢材料极具应用前景 那么,镁基储氢材料具体有哪些优势?首先,它具有储氢量高、镁资源丰富以及成本低廉等优点,被认为是极具应用前景的一类固态储氢材料。我国在镁资源方面非常有优势,全球大概90%的镁都是生产于中国,镁年产量占全球85%以上,原料来源丰富且成本低,不存在材料被“卡脖子”的问题。因此,镁系储氢合金适合用于氢气的规模储运应用场景,可用于氢冶金、规模储能、加氢站等应用场景的氢气储存与运输。 此外,镁的性能非常好,储氢密度非常高,可以实现长循环寿命。具体来看,镁储氢密度是气态氢的1000倍、液态氢的1.5倍。由于镁及镁金属是常温常压,所以安全性远高于气态和液态储氢。此外,镁储氢还可纯化氢气。据悉,镁固态储氢材料在储氢过程当中可以转化为99.999%的绿氢。镁本身也是绿色制氢材料,如果把镁和水相结合,1克镁相当于2升氢气,它的储氢率可以达到15.2%。 其次,用镁合金来储存氢的技术可以应用到交通领域,如汽车、摩托车等。普通汽车的油箱储油量相当于5公斤至6公斤的氢产生的能量,需要80公斤至90公斤的镁合金容器,这与普通油箱的重量差不多,但体积较小。用氢作为动力并不是通过燃烧氢来获得,而是把氢直接转化为电能,进而为汽车提供动力。汽油燃料的效率在20%-30%,而氢通过能源电池直接转换为电能,效率可达70%-80%。 目前国内外正在开发面向应用场景的Mg基固态储运氢技术,但技术水平仍处于产业化初期阶段,仍需解决材料的规模低成本制备、大容量储氢罐设计、高温余热耦合集成等技术,实现储氢合金的高效安全吸放氢。 镁基储氢可能成为电池领域的颠覆者 目前,储能行业虽然热度高涨,但资源有限、成本高、安全性问题没有根本解决仍是制约行业发展的难题,尤其是锂离子电池资源短缺、安全隐患、污染等问题凸显。同时,数字显示到2050年,可再生能源装机容量可以比2020年增加10倍,需要大量的能源储存,按照目前的储能量远远不够,现有储能技术遇到了严重的瓶颈。 相比而言,镁电池成本低、安全性高、燃料密度与锂电池相当,业内认为镁基储氢可能成为电池领域的颠覆者。例如,作为负极来说,镁电池是现在商用锂电池负极的6倍。在市场上可以看到,目前已经有不少企业入局镁基固态储氢材料领域,相继取得进展。镁基固态储运氢技术的发展,将为未来中国能源体系变革、交通运输方式低碳化转变奠定基础。 根据中国氢能联盟预计,到2025年我国氢能产业产值将达到1万亿元;到2050年氢能在我国终端能源体系中占比超过10%,产业链年产值达到12万亿元,这将对镁基储氢材料提出了大量市场需求。专家表示,镁领域技术一旦成熟,将带领镁产业由目前的百亿级市场直接升级为万亿级市场。
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    • 4月2日,四川省商务厅等9部门正式对外发布《四川省推动汽车后市场高质量发展的实施方案》。文件指出,为主动顺应汽车消费新趋势,着力破除限制汽车后市场发展的体制机制障碍,促进汽车后市场高质量发展,更好满足消费者多样化汽车消费需求,力争到2027年实现全省汽车保有量突破1850万辆、新能源汽车保有量超过400万辆、汽车后市场规模达到7000亿元。 完善动力电池产业链上游生态体系,支持电池头部企业迭代升级锂电池产品,发展钒液流、钠离子、氢燃料等新型储能技术,加速固态电池技术创新及产业化应用。大力推进动力电池回收利用主承载地布局,引导产业链上下游企业建立利益联结机制,跨区域协同共建全省动力电池循环利用体系。研究制定废旧动力电池回收利用暂行管理办法和电池级碳酸锂、氢氧化锂碳足迹评价地方标准,依托新能源汽车国家监测与动力蓄电池回收利用溯源综合管理平台,推进动力电池全生命周期产业链闭环管理。 详情如下: 四川省商务厅等9部门关于印发《四川省推动汽车后市场高质量发展的实施方案》的通知 省直有关部门,各市(州)商务主管部门、经济和信息化局、交通运输局、文化和旅游局、市场监管局、体育局,中国人民银行各市(州)分行、各隶属海关、各金融监管分局: 《四川省推动汽车后市场高质量发展的实施方案》已经十二届省委全面深化改革委员会第九次会议审议通过,现印发给你们,请结合实际,认真贯彻落实。 四川省商务厅 四川省经济和信息化厅 四川省交通运输厅 四川省文化和旅游厅 四川省市场监督管理局 四川省体育局 成都海关 中国人民银行四川省分行 四川金融监管局 2025年2月26日 四川省推动汽车后市场高质量发展的实施方案 围绕汽车使用形成的后市场已成为汽车消费的重要组成部分。为主动顺应汽车消费新趋势,着力破除限制汽车后市场发展的体制机制障碍,促进汽车后市场高质量发展,更好满足消费者多样化汽车消费需求,力争到2027年实现全省汽车保有量突破1850万辆、新能源汽车保有量超过400万辆、汽车后市场规模达到7000亿元,根据商务部等9部门印发的《关于推动汽车后市场高质量发展的指导意见》(商消费发〔2023〕222号)精神,结合我省实际,现制定如下实施方案。 一、培育汽车后市场产业优势 (一)发展动力电池全价值链。完善动力电池产业链上游生态体系,支持电池头部企业迭代升级锂电池产品,发展钒液流、钠离子、氢燃料等新型储能技术,加速固态电池技术创新及产业化应用。大力推进动力电池回收利用主承载地布局,引导产业链上下游企业建立利益联结机制,跨区域协同共建全省动力电池循环利用体系。研究制定废旧动力电池回收利用暂行管理办法和电池级碳酸锂、氢氧化锂碳足迹评价地方标准,依托新能源汽车国家监测与动力蓄电池回收利用溯源综合管理平台,推进动力电池全生命周期产业链闭环管理。 (二)完善回收利用体系。研究制定报废机动车回收管理实施办法,完善报废机动车回收拆解资质认定规则和市场退出机制,支持报废机动车回收拆解项目绿色集约发展。建立报废机动车回收拆解产能监测机制,动态发布拆解产能预警和风险提示,引导企业和社会资本合理投资。鼓励回收拆解企业提升回收管理信息化和精细拆解能力,延伸发展再生材料精深加工和零部件再制造产业,协同整车制造企业实施绿色供应链管理。支持各类创新平台加大技术装备研发和应用推广,在资源综合利用领域突破关键共性技术,促进车辆拆解产物高值转化利用。 (三)拓展汽车整零协同空间。建立汽车产业链全景图谱,围绕智能化、电动化、网联化扩充汽车产品型谱,聚集发展关键零部件制造、软件数据服务和化工新材料等产业,提升汽车产业集群发展能级和水平。深化川渝汽车产业链群协作,在动力总成设计、智能感知控制、新型储能技术、轻量化材料应用等领域强化协同创新,提升零部件配套能力和再制造水平。完善投资双向开放便利化措施,建立政策促进、服务保障和风险防控体系,支持链群企业融入汽车产业国际分工,提升境外营销和售后服务能力。争取获批开展整车保税维修和关键零部件保税再制造试点。 二、提升汽车后市场流通水平 (四)促进二手汽车高效流通。将二手车流通体系纳入城市商业网点规划统筹设计,合理布局二手车交易市场和门店,增强二手车流通城乡服务覆盖能力。引导个体经纪向经销企业转型,鼓励二手车交易市场完善鉴定评估、检测整备、转移登记等全流程服务,构建“线上+线下”全渠道营销模式。建立健全车辆信息披露和共享机制,探索二手车交易市场经营者和二手车经营主体在市(州)备案管理机制。通过电池梯次利用等方式提升新能源二手车辆残值,提高新能源二手车置换率。建立二手车内外贸一体化服务机制,完善二手车出口管理与促进体系,推动二手车出口企业扩容提质做大规模。支持有条件的地区申创全国汽车流通消费改革试点城市,加快建设二手车流通中西部枢纽。 (五)优化汽车配件流通环境。鼓励汽车配件企业采取商业特许、连锁经营、电子商务等方式做优品牌、做强实力,提升服务供给质量和效率。引导配件企业整合配件市场资源,建立汽车配件追溯管理体系,促进配件流通规范和信息透明。加强配件供应链数字化协同,推动配件供应渠道开放和多渠道流通,提升需求采购、订单分销、仓储物流等环节响应速度和信息共享能力,保障停售车型配件、进口车型配件供应稳定。推动汽车配件流通领域实施企业标准“领跑者”行动,以标准化建设促进汽车配件产品和服务质量整体提升。 (六)增强汽车维修维护能力。落实汽车维修技术信息公开制度,引导新能源汽车生产企业逐步放宽维保授权要求,进一步提升新能源汽车社会化维保能力。鼓励在汽车维修环节使用再制造件、回用外观件。督促汽车维修企业应用喷烤漆房废气治理设施、废弃物回收处置成套工艺,有效提升维修绿色环保水平。积极推进汽车维修电子健康档案系统应用,增强“四川汽车维修”公众服务能力,提升汽车维修行业数字化服务水平。大力拓展农村地区特约维修服务网点,推动构建城乡均衡发展的新能源汽车售后服务体系。 三、丰富汽车后市场消费体验 (七)培育发展汽车赛事活动。加快构建顶级赛事引领、专业赛事推动、业余赛事普及的四川汽车赛事体系。支持成都天府国际赛道导入国内外知名品牌赛事资源,广泛开展拉力赛、耐力赛、漂移赛等汽车竞技赛事,打造西南地区汽车运动中心。推动汽车赛事与地方文旅矩阵深度融合,以汽车自驾游等项目串联景区景点、度假区,推介一批汽车运动旅游精品路线。加快培育“跟着赛事去旅行”四川特色品牌。鼓励有条件的地区举办全国智能驾驶测试赛,因地制宜发展自驾车旅居车露营集结赛、卡丁车初级赛等群众性汽车赛事活动。 (八)建设汽车自驾旅居场景。支持各地结合乡村国土空间规划,沿“大蜀道”文化旅游走廊和国道318/317旅游景观道等科学布局建设不同类型、不同档次、特色突出的自驾车旅居车露营营地。完善营地配套基础设施和公共服务体系,支持营地完善车辆维修、快速补给、便捷医疗、应急救援、餐饮住宿等综合服务。优化连接城镇路域景观形象设计,依托地方特色资源丰富营地文旅业态,促进自驾旅居消费发展。鼓励省际毗邻地区共建汽车自驾旅居营地集群。健全营地安全防护机制,完善监测预警和应急救援体系,合理引导自驾旅居游客流量和流向。将自驾车旅居车营地标识纳入全省公路旅游标识体系。 (九)增强汽车文化体验供给。支持省内汽车制造基地拓展城市文化空间,丰富科普展览、成果展示、互动体验等场景和服务,扩大品牌传播影响范围。鼓励汽车博物馆发展沉浸式数字展览,联动国内外知名汽车文化机构开展藏品互通共享和展览合作。支持有条件的地区聚焦汽车主题建设运营公园汽车城等跨界融合消费项目,布局完善汽车影院、汽车餐厅、汽车酒店等多元化业态和设施,满足居民汽车休闲娱乐需求。探索开展传统经典车辆保税展示及托管服务。推动汽车消费与地方特色活动结合,开展博览会、嘉年华、巡展巡演等汽车展览交流活动,营造浓厚汽车文化氛围。 四、夯实汽车后市场配套支撑 (十)完善汽车基础设施配套。优化城乡充电设备和场站布局,增强公路沿线、客运枢纽、商业中心、旅游景区等重点区域充电服务能力,推动充电基础设施向农村片区延伸覆盖。鼓励社区充电设施“统建统营”。推动车网双向互动新业态发展,支持满足条件的地区申创全国车网互动示范城市。强化停车设施专项规划调控,统筹地上地下空间优化停车资源配置,提升城市停车泊位有效供给能力,推动停车资源共享和供需快速匹配。 (十一)优化汽车金融服务支撑。鼓励金融机构在依法合规、风险可控前提下,优化对维修保养贷款、转换车接续贷、二手车融资等汽车使用消费的金融服务,规范开展汽车附加品融资。发展汽车融资租赁,规范售后回租模式的融资租赁业务。引导金融机构加大对农村地区汽车消费信贷的支持力度。鼓励支付服务主体在防控风险的前提下,针对线上汽车消费特定场景提高单笔支付额度。丰富汽车报废拆解和利用环节的金融产品供给,鼓励保险公司将通过认证的再制造零部件纳入维修备件体系,进一步破解新能源运营车辆投保难问题。鼓励商业银行等金融机构在风险可控、商业可持续的前提下,探索基于停车设施产权和使用权的抵押融资、融资租赁等金融服务。鼓励采用“债贷组合”等方式,构建多元化、可持续的城市停车设施融资体系。 (十二)加强汽车人才队伍建设。全面推行企业新型学徒制培训,通过企校合作和工学交替方式,培育汽车电机控制、动力电池和辅助驾驶系统检测维修技术技能人才。指导已备案的评价机构规范开展汽车职业技能等级评价,促进鉴定评估、检测估值、运营维护等汽车服务行业发展。探索构建“项目+技能”全链条培养体系,加快建设一支服务和支撑汽车后市场高质量发展的高素质“技能川军”。 五、组织实施 省直有关部门、各市(州)强化协同配合,形成工作合力,推动各项举措落地落实。加强典型经验总结推广,营造汽车后市场高质量发展良好氛围。