固态储氢：探索安全高效的氢能储运体系

《氢能产业发展中长期规划（2021-2035年）》中明确：

以安全可控为前提，积极推进技术材料工艺创新，支持开展多种储运方式的探索和实践。提高高压气态储运效率，加快降低储运成本，有效提升高压气态储运商业化水平。推动低温液氢储运产业化应用，探索固态、深冷高压、有机液体等储运方式应用。开展掺氢天然气管道、纯氢管道等试点示范。逐步构建高密度、轻量化、低成本、多元化的氢能储运体系。

氢能产业链包括氢能制取、氢能储运及氢能应用三大环节，其中，氢能储运环节正在成为氢能产业发展的“卡脖子”环节。氢能产业的储运问题若能尽快突破，打通氢能产业上下游也将指日可待。

固态储氢技术是通过物理或化学方式使氢气与储氢材料结合，来实现氢气的储存。固态储氢从体积储氢密度、安全性等因素考虑，是最具商业化发展前景的储存及运输方式之一，具有广阔的应用前景。固态储氢目前在交通运输领域起步相对较早，氢运输车、加氢站、氢能源汽车均有示范项目。

固态储氢技术路线主要可分为金属氢化物，配位氢化物，碳材料，金属有机骨架材料（MOFs）和水合物储氢等。金属氢化物为固态储氢主流技术路线，涉及材料包括镁系、钛系、钒系、稀土系及复合储氢合金等；其中镁系合金储氢量最大，最高可达7.6%，但放氢温度高，通常需要300℃；钛系、钒系、稀土系储氢合金储氢容量为1.4-2.4%不等，放氢温度明显较镁系合金低。配位氢化物路线需要碱金属（锂、钠、钾等）或碱土金属（镁、钙等）或第三主族元素（铝、硼等）。

对于目前我国固态储氢技术发展情况而言，金属合金是技术最为成熟的储氢材料。中国工程院院士、上海交通大学氢科学中心主任丁文江提出，在中国最合适的固态储氢技术就是镁基固态储氢。一方面，固态储氢技术有效地解决了“安全可控”的问题，另一方面，我国是世界上镁资源最为丰富的国家，我国生产的镁占全世界的90%。镁基固态储氢技术未来或有较大发展。

近日，全球先进吨级镁基固态储运氢车（MH-100T）正式亮相。该镁基固态储氢车的优势非常明显：安全性高（常温常压存储，无需担心高压下的防爆问题）、储氢密度高（同等重量的储氢车，高压气态储氢容量约350kg，镁基固态储氢容量可达到1T以上）、低成本（镁价格便宜）、能净化存储（可有效去除CO和H2S等杂质）、场景丰富（从kW级、MW级至GW级储能均可使用）等。

固态储氢装置可以和光伏绿电或风电配套使用。因为固态储氢需要的氢气压力低，光伏电解水制取的氢气可以直接存储在固态储氢装置中。固态储氢装置平时常温常压储存，使用时跟燃料电池配套使用，燃料电池余热可以放氢时使用，固态储氢装置可以作为换热系统的一部分。

近日，国家重点研发项目固态氢能发电并网率先在广州和昆明同时实现，这也是我国首次将光伏发电制成固态氢能应用于电力系统。我国新能源消纳和转化能力因固态储氢技术再次获得提升。

作为储氢环节的新兴技术，固态储氢技术的发展还需要更多积累和尝试。相较于气态储氢和低压液态储氢技术，高压固态储氢应用前景广阔，未来将发挥重要作用。