镁基材料：或将成为固态储氢新风口

氢储能

在能源安全和环境保护等挑战不断严峻的背景下，我国正在积极推动能源转型。氢能作为发展潜力巨大的二次清洁能源，将在未来能源结构中占据重要地位。然而，每当人们谈论氢能源时，总有一个关键话题无法回避：储存和运输。

氢储运技术是控制氢气成本的重要环节，它贯穿了产业链中氢气的生产和利用的全过程。由于氢气具有能量密度高、重量轻、易散失以及易与物质发生化学反应等特点，其在储运方面面临很多挑战。

常用的储氢技术包括物理储氢、化学储氢和其他储氢方式，通常认为，物理储氢技术成熟可靠，而化学储氢更具前瞻性。金属氢化物储氢作为化学储氢的重要发展方向，常用的储氢合金材料有镧镍系、钛铁系、镁系。

金属氢化物储氢技术比较

镁基固态储氢材料优势

储氢容量较高，在能源储存和运输领域等大容量储能的应用场景前景广阔；

良好的可逆性，这一特性为其在长期应用中提供了可靠性，并增加了其使用寿命；

较低的成本，使得镁系合金储氢更具市场竞争力；

广泛的可用性，适用于便携式电子设备、汽车等行业。

图1：核壳纳米镁基储氢材料常见的合成方法

镁基储氢大事件

2023年10月

氢枫（中国）研发制造宜兴基地总投资25亿元，用地面积约90亩，总规划建筑面积约10万平方米。

4月发布第一代吨级镁基固态储运氢车（MH-100T），正式交付客户。

2023年5月

重庆大学、宝钢金属、云海金属三方携手推进的《中温高密度低成本镁基固态储氢材料产品研发及中试》项目正式启动，助推镁产业的规模化发展。

2022年4月

氢储（新乡）能源科技有限公司首条镁基固态储氢装置生产线建成投产测试，6条产线全部投产后，可年产镁基固态储氢设备约720套。

2021年4月

重庆大学与广东省国研科技研究中心有限公司“固态镁基储氢材料及技术开发与应用”重大合作项目正式签约，双方计划未来共计投入5亿元，力争早日在储能材料开发和应用上取得关键突破。

2019年10月

如皋经济技术开发区与氢储(上海)能源科技有限公司合作项目在氢能小镇正式签约，公司计划在氢能小镇设立一个镁基固态储氢制造基地，总投资2.4亿元。

国内技术前沿

大连化学物理研究所（DICP）

DICP研究团队成功预测了94种金属有机氢化物，并计算了其热力学性质，筛选出20余种具有应用前景的材料。

他们合成的吲哚锂可以在100摄氏度下完成加氢脱氢循环，理论储氢容量达6.1质量百分比，其加脱氢热力学性能与理论计算十分接近。

上海交通大学

（SJTU）

邹建新教授团队在先进纳米镁复合储氢材料方面取得重要进展。“纳米限域”被认为是一种提高镁基储氢材料性能的有效途径，可提升热／动力学性能。

由于具有高比表面积、良好的化学/物理稳定性、较高的热导率、及优异的催化作用等特点，二维过渡金属碳/氮化物（MXenes）材料被认为是限域MgH2/Mg的理想材料。

当前由于MXenes表面的含氧化学基团（-OH、-O等）引起的纳米片层间堆叠问题及氧化问题，利用MXenes负载纳米MgH2来提高其储氢性能仍在研究阶段。