固态储氢固态储存是利用固体对氢气的物理吸附或化学反应等作用,将氢储存于固体材料中。固态储存一般可以做到安全、高效、高密度,是气态储存和液态储存之后,最有前途的研究发现。固态储存需要用到储氢材料,需找和研制高性能的储氢材料,成为固态储氢的当务之急,也是未来储氢发展和乃至整个氢能利用的关键。
合金储氢材料储氢合金是指在一定温度和氢气压力下,能可逆地大量吸收、储存和释放氢气的金属间化合物。储氢合金由两部分组成,一部分为吸氢元素或与氢有很强亲和力的元素(A),它控制着储氢量的多少,是组成储氢合金的关键元素,主要是ⅠA~ⅤB族金属,如Ti、Zr、Ca、Mg、V、Nb、Re(稀土元素);另一部分则为吸氢量小或根本不吸氢的元素(B),它则控制着吸/放氢的可逆性,起调节生成热与分解压力的作用,如Fe、Co、Ni、Cr、Cu、Al等。图1列出了一些金属氢化物的储氢能力。目前世界上已经研制出多种储氢合金,按储氢合金金属组成元素的数目划分,可分为:二元系、三元系和多元系;按储氢合金材料的主要金属元素区分,可分为:稀土系、镁系、钛系、钒基固溶体、锆系等;而组成储氢合金的金属可分为吸氢类(用A表示)和不吸氢类(用B表示),据此又可将储氢合金分为:AB5型、AB2型、AB型、A2B型。
稀土储氢材料将实现百亿元经济效益
吴海明在《征战
中国稀土》中提到,稀土是“二十一世纪的战略元素”,被誉为“现代工业的维生素”和“新材料宝库”,尤其稀土材料在固态储氢技术上的应用,发展不可限量。干勇提出,要优先发展规模储能,用低成本、长寿命合金储氢,运用固态/高压混合储氢和高容量轻质储氢等项目。
在国外,固态储氢装置已在潜艇、大规模储能等领域实现商业化或规模化示范应用。而国内虽处在样机研制阶段,但发展前景广阔。吴海明透露,在规模储能、燃料电池舰船和备用电源等领域,固态储氢将实现100亿元以上的经济效益。
到2025年,在稀土新材料领域,将开发出一批具有原始知识产权的新型高性能稀土功能材料,并获得应用;镧、铈、钇在永磁、催化、陶瓷晶体、储氢材料中的年用量将达4.5万吨;我国领先的稀土提取技术将走出国门,参与开发国外稀土资源,开发量占世界总量的20%。
中国工业化中后期任务艰巨,基础产业转型升级、战略新型产业发展壮大、重大工程如火如荼,均需要材料的研发途径和能力进行革命性转变。吴海明表示,稀土新材料的发展不仅需要国家和行业专家的支持,更需要企业积极引领和良性发展。借助金融创新手段,企业可以通过“稀土产品证券化交易、实物质押融资、下游磁材企业供应链管理”等提升销售和运营的能力。