四大儲氫技術最新進展及未來前景

　　儲運環節的技術難題和居高不下的成本是氫能產業發展的主要瓶頸之一。近年來，隨著氫能發展熱度的上升，儲氫環節的發展進度也隨之不斷加快。

　　近期代表事件包括：2月上旬，未勢能源自主研發的第二代70MPa-57L Ⅳ型儲氫瓶質量儲氫密度超越美國DOE標準10.9%達到6.1wt%;國內首個移動式液氫運輸容器團標T/CATSI 05007—2023《移動式真空絕熱液氫壓力容器專項技術要求》正式發布;中國化學、中氫源安采用有機液體儲氫技術的裝置建成投用……

　　整體來看，國內當前在儲氫領域的發力點包括氣態儲氫瓶組、低溫液態儲氫、有機液態儲氫及固態儲氫等方向，但受研發起步時間不同、技術成熟度不同、參與企業實力不同等影響，這些儲氫形式的發展進程也不盡相同，詳見下文：

　　氣態儲氫瓶組：產業化初步形成，儲氫能力不斷進階中

　　高壓氣態儲氫技術是目前發展最為成熟的儲運方式，預計未來一段時間內高壓氣態儲氫依然會是主要的儲氫方式。

　　根據應用領域劃分，氣態儲氫瓶又包括加氫站用儲氫瓶組及車載儲氫瓶等，參與企業以中集氫能科技、中材科技、國富氫能、科泰克、天海工業、浙江藍能、佛吉亞斯林達等具備特種設備生產資質的企業為主。

　　站用儲氫瓶組方面，目前國內站用儲氫容器基本實現國產化，主流供應商包括中集氫能科技、浙江藍能、中材科技等，此前35 MPa加氫站用儲氫容器的設計壓力一般取45～50 MPa，但隨著70 MPa加注壓力需求的提高，各大企業均已開發出80～100 MPa的配套產品，并推進向更大容積、更大直徑發展。

　　車載氫氣瓶主要分為：Ⅲ型鋁內膽碳纖全纏(35MPa/70MPa)，Ⅳ型塑料內膽碳纖全纏(35MPa/70MPa)。目前車載領域應用以35MPa居多，其中乘用車則以70MPa為主。

　　從產業化進展來看，Ⅲ型瓶的產品技術已相當成熟，成本在可控范圍。IV型瓶由于輕量化、高壓力、高儲氫質量比和長壽命等優點，是參與企業下一步的發展重點，中材科技、中集、天海工業、佛吉亞斯林達、龍蟠科技、未勢能源等企業均已研發出IV型瓶產品。

　　此外，由于下游應用市場體量更大，氫車示范帶來的市場需求明顯增加，因此車載儲氫瓶該領域的市場競爭相較站用方面更加激烈，除了爭相實現IV型瓶的研發突破，儲氫瓶產業鏈投資、擴產發展也在同步提速：

　　中集、中材科技、致遠新能等國內企業正加緊儲氫瓶產線的建設，以彼歐為代表的國外企業同樣“嗅到”國內儲氫瓶商機，聯合申能在中國設立生產基地及研發中心。

　　低溫液態儲氫：步入民用探索期，投資熱度攀升

　　液氫是一種深冷的氫氣存儲技術。氫氣經過壓縮后，深冷到21K以下使之變為液氫，然后存儲到特制的絕熱真空容器中。常溫、常壓下液氫的密度為氣氫的845倍，液氫的體積能量密度比壓縮貯存高，在氫能應用中具備儲運運量更大、純度高、充裝更快、占地更小等優勢。

　　長期以來，國內液氫主要用于航天和軍工領域，民用液氫推進緩慢，氫液化設備也主要由美國空氣產品、普萊克斯、德國林德等廠商提供。

　　隨著國內氫能產業興起，這一局面在慢慢得以改善。據相關統計，2022年國內儲運投資項目中，液氫投資項目最多，投資熱度持續攀升。

　　企業方面，民用液氫領域現已匯聚了中集、中科富海、航天101所、國富氫能、富瑞深冷、鴻達興業、寶武太鋼等一批優秀機構和企業，在相關技術上屢獲重大突破，代表事件包括：

　　今年2月8日，富瑞特裝子公司富瑞深冷獲得法國船級社頒發的全球首套船用液氫燃料罐的原則性認可(AiP)證書;去年12月，中科富海首套具有自主知識產權的國產1.5TPD氫液化裝置調試成功;6月，寶武太鋼國內首發液氫專用不銹鋼產品并通過相關認證，填補了國內民用液氫壓力容器用不銹鋼的空白;3月，國富氫能首臺民用大型液氫儲存容器開工，儲氫量超過14噸，包含加氫站用液氫儲罐和大型氫液化工廠用液氫儲罐……

　　標準體系建設方面，國家已發布液氫生產、貯存和運輸的國家標準，近日中集安瑞科牽頭起草的T/CATSI 05007—2023《移動式真空絕熱液氫壓力容器專項技術要求》團體標準也正式發布，使移動式真空絕熱液氫壓力容器的設計和制造有標可依，為液氫進入市場化發展提供重要支撐。

　　整體看來，我國的液氫發展進入民用探索期，相關投資和項目密集出現，催動了企業投入液氫制取、存儲、運輸、應用及相關裝備體系的研發生產，以及標準體系建設。國內液氫發展的基石正在鑄就，但達到規模化應用還需突破層層關卡。

　　有機液態儲氫(LOHC):科研成果轉化中

　　前述無論是氣態儲氫瓶組還是低溫液態儲氫本質上都屬于改變壓強和氫氣形態的物理儲氫方式。化學儲氫中，有機液態儲氫可常溫常壓下運送液體，可利用既有的加油設施，性質與汽油相同，可與現有的石油罐裝船、油罐汽車和加油站通用。諸多優勢下，有機液態儲氫開始走入儲氫市場舞臺。

　　今年2月，基于中氫源安安全有機液儲運氫技術的首個純氫供熱示范項目，在北京市石景山區已全面落成;1月11日，由中國化學建投公司投建全球首套常溫常壓有機液體儲氫加注一體化裝置在上海金山碳谷綠灣舉行開車儀式;去年11月，氫陽能源日產氫氣400kg的撬裝式氫油儲供氫設備調式成功并發送客戶;去年2月，中船712所自主研制的國內首套120kW級氫氣催化燃燒供熱的有機液體供氫裝置完成安裝調試，并實現與燃料電池系統匹配供氫。

　　其他國內參與企業還包括南通久格、青島海望、陜西御氫等，國際上有日本千代田、德國 Hydrogenious Technologies等。

　　從原理來看，有機液態儲氫通過借助某些烯烴、炔烴或芳香烴等不飽和液體有機物和氫氣的可逆反應、加氫反應實現氫的儲存(化學鍵合)，借助脫氫反應實現氫的釋放。

　　其技術關鍵在于選擇合適的儲氫介質，現主要采用苯、甲苯、萘、咔唑、乙基咔唑、二甲基吲哚等，后兩者為國內主要的研發方向，但相關應用需要克服催化劑反應失活、加氫脫氫裝置操作成本、反應效率及副產應處理等難點，才能逐步走向產業化。

　　業內人士指出，液態有機儲氫技術目前處于從實驗室向工業化生產過渡階段，未來能否成為氫氣運輸主流方式，要取決于其技術迭代速度能否快于其他儲氫手段，以及工業化和市場化速度能否快于低溫液態儲氫成本降低速度。

　　固態儲氫：產線建設潮

　　固態儲氫也是近年儲氫發展的熱門方向之一，在實現方式上可分為活性炭、碳納米管、碳納米纖維碳基材料進行吸附的物理儲氫，以及鎂系儲氫合金、鐵系儲氫合金、鑭鎳稀土系儲氫合金、鈦系儲氫合金、鋯系儲氫合金等金屬氫化物可逆吸放的化學儲氫。

　　產業化的固態儲氫以金屬儲氫為主要方向，金屬氫化物+鋁合金氫罐的組合使得現有固態儲氫罐重量較大，成本較高，因此應用項目主要聚焦在固定式儲氫裝置，或者對重量不敏感的小型移動式應用，如備用電源、叉車、摩托車、電動自行車等。

　　該領域的布局推進以有色金屬研究相關的前沿院校、優勢企業為主，包括有研工研院、圣元環保、廈鎢新能、氫楓能源、佳華利道、氫儲能源、鎂源動力、安泰創明、厚普股份、鴻達興業等，各參與企業幾乎均進入產線規劃或建設階段：

　　其中氫楓能源自主研發了以鎂合金材料為儲氫介質的鎂基固態儲氫車，并下線了其智能化、自動化的鎂基固態儲氫材料生產線;去年10月，廈鎢新能宣布1億元設立廈鎢氫能科技，并向氫能公司轉讓貯氫合金材料相關業務資產;同10月厚普股份基于釩基固態儲氫合金技術的低壓固態儲氫裝備進入合金試生產階段;8月，圣元環保與安徽淮南煤化工園區管委會簽約建設綠能固態儲氫系統活化及應用等4個項目，包括建設鈦-鐵系固態儲氫材料及模塊活化生產線;鎂源動力入駐上海臨港國際氫能谷，擁有全球最大的固態鎂基儲氫材料噸級生產線;氫儲能源在河南新鄉高新區鎂合金高密度儲氫技術產業化項目的全球首條生產線于去年4月投產測試，并計劃建設6條鎂基固態儲氫設備、儲氫裝置生產線。

　　整體來看，固態儲氫處于研發示范、產線計劃及建設的的早期階段，廣闊的應用場景和市場空間有待解鎖。

　　結語

　　多元化儲氫體系正在形成，國內儲氫技術的發展十分迅猛，但尚未有一種路線真正具備大規模產業化推廣能力，相關參與企業仍需投入更多精力提升產品的經濟性和安全性，加強產業鏈合作，打通規模化堵點。