2024年高效安全固态氢储运技术与应用报告

氢储运技术挑战

氢能来源广泛，但大规模商业化发展需要高效、安全、低成本的储运氢技术。氢的理化特性（重量轻、密度小、易燃易爆等）是储运的主要挑战。现有技术如高压储氢、液态储氢和固态储氢各有局限性，其中高压储氢体积能量低、加氢站成本高；液态储氢能效低、自挥发；固态储氢能效高、安全性好，但材料成本和循环性能仍需提升。

固态氢储运技术特点

固态储氢技术具有以下优势：

• 储氢密度高：体积储氢密度可达35MPa高压瓶组的2-3倍。
• 安全性好：氢以固态储存，储存压力低，本征安全。
• 加氢便捷：加氢压力约4MPa，可采用多种方式加注，降低成本。
• 供氢纯度高：提高燃料电池寿命，避免杂质进入燃料电池。
• 能与燃料电池氢热耦合：提高系统能效。

常用固态储氢材料包括LaNiH4、TiFe、TiMn2、MgH2等，其中MgH2和高容量材料具有较好的储氢性能和成本优势。

固态氢储运技术应用

固态氢储运技术在多个领域具有广泛应用前景：

• 新型电力系统储能：如日本HOne可再生能源综合利用系统、欧洲INGRID项目、南方电网规模储能系统等，实现可再生能源消纳和储能。
• 备用电源：基于固态氢源的燃料电池备用电源，如移动通信基站示范运行，单次持续运行16小时37分钟。
• 储能系统：基于镁基储氢材料的储热系统，储热密度为熔盐的10倍。
• 移动式储氢：公交车、物流车、工程车、叉车、船舶等，续航里程可达300km以上。
• 轨道机车用固态储氢装置：单台装置放氢压力高于0.8MPa，连续放氢35.36kg。
• 加氢站用固态储/压缩供氢技术：实现低压储存、高压加注，提高安全性和能效。
• 气体纯化、回收：研制出T1-乙r系氙纯化材料、陶瓷基钯膜管等，纯化后杂质含量≤10ppb。

有研工研院氢能研发基础

有研工研院在固态储氢技术领域拥有40年的研究历史，突破了材料、装置设计制备评价技术，形成从储复氢材料研发到系统设计制造装置的一整套技术。其技术复品质分析测试平台和示范平台为行业发展提供了有力支撑。此外，有研工研院牵头或参与了多项国家和地方氢能规划及标准制定，推动了固态氢储运技术的推广应用。

结论

固态储氢技术具有体积储氢密度大、本征安全、加氢便捷、循环寿命长、供氢压力稳定、纯度高等特点，与燃料电池氢热耦合可提高系统能效。在风光制氢绿色化工、电力氢储能、加氢站、氢能车辆等领域应用前景广阔。