这些领域为何偏爱固态储氢？

势银能链 · 公众号 · · 2024-09-04 11:30

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车载储氢系统，是氢能在交通领域应用的关键技术点之一，目前车载储氢系统以高压气态为主，低温液态储氢系统也已有所突破。

但势银能链调研发现，氢能两轮车等小型应用、氢能叉车等非道路交通大多并未选择更为成熟的高压气态储氢或储重比更高的液氢储氢，而是选择了固态储氢，这又是为何？

首先，安全性。相比于高压气态储氢技术及液氢储运技术，固态储氢技术能做到常温常压储运，这不仅大大提升了运行的安全性，还可在一定程度消除用户对于氢的恐惧心理；同时，固态储氢罐可消除高压氢瓶的场地局限性以及液氢罐的超低温限制，且相比于电动车不需要建专用充电房，无惧高低温，无自燃风险，进一步拓宽了实际应用场景。

其次，一定的经济性。这是由于目前在两轮车、叉车等领域应用的固态储氢技术大多采用快速更换式储氢模块，用户端无需在建设加氢基础设施，且固态金属储氢模块低压状态下便可加氢，可以通过与制氢端的耦合无需进行压缩，在整体能耗与运营成本上也有一定程度降低。

此外，固态储氢有着较高的体积储氢密度和质量储氢密度，在两轮车等小型应用中，由于空间局限性的加大因此该优势仍将进一步放大；同时固态储氢合金材料可回收再利用，具有抗水汽毒化能力强，装置使用寿命长等优点，因此固态储氢技术也被认为是未来车载储氢方式的一大迭代方向。

那么，从目前来看，国内比较成熟的是镁基固态储氢技术，其不仅原材料不存在被“卡脖子”，过程反应还简单、无副产物、控制性良好，储氢密度最大可达7.6 wt%（106 kg /m ³ ），是否会成为两轮车、叉车等领域的首选？

非也。固态储氢不同于高压气态储氢或液氢的纯氢储运技术，而是一种在一定温度、压力等条件下，利用固态储氢材料实现可逆存储与释放氢气的技术，主要分为物理吸附储氢和化学储氢两类。

其中物理吸附储氢主要通过内部结构调制和表面改性等手段，从而实现更安全、更经济、更高储氢容量，但实际上，高储氢容量吸附材料的制备并非易事，目前物理吸附储氢大多仍处于实验室研究阶段。

化学储氢是借助金属键、共价键等生成金属氢化物和配位氢化物等物质形态实现储氢，目前常用化学储氢方式为借助金属氢化物吸附氢，并通过加热氢化物释放氢，这也是当下最具商业化前景的固态储氢方式。按构成不同当下金属氢化物储氢合金主要包括镁系、稀土系、钛系、锆系等。

但值得注意的是，不同体系的储金合金其吸放氢条件、储氢密度、成本等均有区别。例如而稀土系固态储氢技术则可做到常温放氢，但镁基固态储氢技术放氢需吸收大量热（260℃以上），这不仅需要应用场景有着足够的能量输入还需要有完善的换热保温机制，这对于两轮车、叉车等应用来说无疑是“不可能实现之事”，其更适合于氢储运或固定式储能场景，因此在应用固态储氢技术之时也需根据实际应用场景选择合适的路线。

据势银能链调研发现，当下氢能两轮车、氢能叉车、氢能观光车等应用的固态储氢路线多为以镧系金属为主的多元储氢合金，通过一定量的配比不仅可提升单一合金的吸放氢性能，还可降低储氢合金制备成本。

以新氢动力固态储氢叉车为例，该叉车储氢量可达1.7kg以上，同时还可满足常温常压放氢，大幅提升氢能工业车辆的运行便利性及安全性，此外新氢动力设计了完善的热管理系统协同，循环利用燃料电池动力系统内部热量，提升固态储氢模块的稳定性和析氢效率。

但总体来说，虽然目前固态储氢在两轮车、叉车等领域已实现了批量化应用，但氢材料性能的提升及优化系统控制仍是一大难题，尤其是低温、低压快速吸放氢，更高性能储氢材料开发等。

且由于有色金属原料价格波动并不稳定，导致固态储氢材料的原料成本变动较大，再加上固态储氢材料制造工艺复杂，所以整体制造成本也较为高昂。

因此，固态储氢技术目前仍处于示范阶段，而开发性能更优、成本更低的固态储氢材料及探索和挖掘固态储氢的优势应用场景，仍固态储氢应用市场规模扩大的重中之重。

文章来源：势银能链

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