面對能(neng)源安全、環境(jing)保(bao)護等壓力(li)，氫能(neng)有望在(zai)能(neng)源轉(zhuan)型(xing)過程中扮演重(zhong)要角(jiao)色(se)，氫能(neng)作為目前最(zui)具潛力(li)的二次(ci)清潔(jie)能(neng)源在(zai)我國能(neng)源轉(zhuan)型(xing)中將占據重(zhong)要地位(wei)。而每當聊起氫能(neng)源，有一個重(zhong)要話題(ti)總(zong)是(shi)“如影隨形”：儲存和運輸是(shi)氫氣(qi)大規模應用(yong)的前提。

在氫(qing)氣制、儲、運、加、用的產(chan)業鏈環(huan)節(jie)中，儲、運環(huan)節(jie)是高效利用氫(qing)能的關(guan)鍵，也是影(ying)響氫(qing)能走(zou)向產(chan)業化的重要環(huan)節(jie)。高效(xiao)安全(quan)的(de)儲(chu)能技術是全(quan)球新能源開發(fa)與應用的(de)重(zhong)(zhong)大技術瓶頸(jing)。氫(qing)能的(de)安全(quan)高效(xiao)儲(chu)存和運輸對(dui)國家氫(qing)能戰略意義重(zhong)(zhong)大，特別是對(dui)燃(ran)料(liao)電池汽車、風能光能產業、電力行業、航(hang)空航(hang)天等領域有重(zhong)(zhong)要(yao)的(de)直接應用價值。

鎂基儲氫材(cai)(cai)料是金(jin)屬固態儲氫材(cai)(cai)料中儲氫密度最高的材(cai)(cai)料。隨(sui)著近幾年全球鎂及鎂合(he)金(jin)的研究(jiu)呈現爆發(fa)式(shi)增長，我國也已經成(cheng)為全球重要的鎂生產國、應用(yong)國和研究(jiu)國，在國際上具有一定(ding)的技術優勢(shi)。

鎂(mei)基儲氫材料將迎來(lai)怎樣的(de)市(shi)場(chang)發展(zhan)空(kong)間？我國又如(ru)何(he)在這(zhe)個新領域持(chi)續保持(chi)領先(xian)優勢(shi)？今天，請隨《中(zhong)國科(ke)技信息》一起來(lai)聊聊這(zhe)些(xie)問題。

目前(qian)主要的氫(qing)儲(chu)(chu)運(yun)(yun)方式(shi)分為氣態儲(chu)(chu)氫(qing)、液(ye)態儲(chu)(chu)氫(qing)和(he)材料儲(chu)(chu)氫(qing)。與氣態儲(chu)(chu)氫(qing)和(he)液(ye)態儲(chu)(chu)氫(qing)相(xiang)比(bi)，固態儲(chu)(chu)氫(qing)既可以(yi)大幅(fu)提(ti)高(gao)體積儲(chu)(chu)氫(qing)密度，又可以(yi)提(ti)高(gao)儲(chu)(chu)運(yun)(yun)氫(qing)的安全性，因此，尋找性能優越、安全性高、價格低廉且環保的儲氫材料是當前固態儲氫研究的關鍵。

將(jiang)眼光投向(xiang)廣闊的自(zi)然界中(zhong)，某(mou)些金(jin)(jin)屬具有很強(qiang)的捕捉氫(qing)的能(neng)力，在一定的溫度和較低的壓(ya)力條件下，這(zhe)些金(jin)(jin)屬能(neng)夠大量“吸(xi)收”氫(qing)氣(qi)，反應生成金(jin)(jin)屬氫(qing)化(hua)物(wu)，同時放出熱量。其(qi)后，將(jiang)這(zhe)些金(jin)(jin)屬氫(qing)化(hua)物(wu)加熱，它們又會分(fen)解，將(jiang)儲存在其(qi)中(zhong)的氫(qing)釋放出來，可實(shi)現(xian)上萬(wan)次循環充放氫(qing)。這(zhe)些會“吸(xi)放”氫(qing)氣(qi)的金(jin)(jin)屬，即為固態儲氫(qing)材料。

如此看來，固態儲氫具有儲氫密(mi)度高、成本低、安全穩(wen)定和使用周期長等特點，而金屬鎂在儲氫研究領域具有成本低、質量輕、無污染等優點，被認為是最有發展潛力的固態儲氫材料之一。專家認為，鎂基儲(chu)氫(qing)材(cai)料(liao)是金屬固態(tai)儲(chu)氫(qing)材(cai)料(liao)中(zhong)(zhong)儲(chu)氫(qing)密度最(zui)高(gao)的，一旦大規(gui)模應用，將根本(ben)上(shang)改(gai)變傳統儲(chu)能模式中(zhong)(zhong)效(xiao)率(lv)低、成本(ben)高(gao)、安全性差(cha)等問題。

那么，鎂(mei)基儲(chu)氫(qing)材(cai)(cai)料具(ju)體有哪些優勢？首(shou)先，它具(ju)有儲(chu)氫(qing)量高(gao)、鎂(mei)資源(yuan)豐(feng)富以及成本低(di)廉(lian)等優點，被(bei)認為是極具(ju)應用前景的一類固態儲(chu)氫(qing)材(cai)(cai)料。我國(guo)(guo)在(zai)鎂資(zi)源方面非常(chang)有優(you)勢(shi)，全球(qiu)大概90%的鎂都是生產于中(zhong)國(guo)(guo)，鎂年產量占全球(qiu)85%以上，原(yuan)料來源豐富且成本(ben)低(di)，不(bu)存(cun)在(zai)材料被“卡脖子”的問題。因(yin)此，鎂系儲氫(qing)(qing)合金(jin)適合用于(yu)氫(qing)(qing)氣(qi)的規模儲運應用場景(jing)，可用于(yu)氫(qing)(qing)冶金(jin)、規模儲能、加氫(qing)(qing)站等應用場景(jing)的氫(qing)(qing)氣(qi)儲存與運輸。

此外，鎂的(de)性能非常(chang)好，儲氫密度非常(chang)高，可以實現(xian)長循環壽命(ming)。具體來(lai)看，鎂儲氫(qing)密度是氣態(tai)氫(qing)的(de)1000倍、液態(tai)氫(qing)的(de)1.5倍。由(you)于鎂(mei)及鎂(mei)金(jin)屬是常溫(wen)常壓，所以安全性遠高(gao)于氣態和液(ye)態儲氫。此外，鎂(mei)儲(chu)氫還可純(chun)化(hua)氫氣(qi)。據(ju)悉(xi)，鎂固態儲氫(qing)材料在儲氫(qing)過(guo)程當(dang)中可以轉化為99.999%的綠(lv)氫。鎂(mei)本身也是綠(lv)色制氫(qing)材料，如果把鎂(mei)和水相(xiang)(xiang)結合，1克(ke)鎂(mei)相(xiang)(xiang)當(dang)于2升(sheng)氫(qing)氣(qi)，它的儲(chu)氫(qing)率可以達到15.2%。

其次，用鎂合(he)金來儲存氫(qing)(qing)的(de)(de)技術(shu)可以應用到交通(tong)領域，如汽(qi)車(che)、摩托車(che)等。普(pu)通(tong)汽(qi)車(che)的(de)(de)油(you)箱儲油(you)量相(xiang)當于5公斤(jin)至(zhi)6公斤(jin)的(de)(de)氫(qing)(qing)產(chan)生的(de)(de)能(neng)量，需要80公斤(jin)至(zhi)90公斤(jin)的(de)(de)鎂合(he)金容器，這與(yu)普(pu)通(tong)油(you)箱的(de)(de)重量差不(bu)多，但體積較小。用氫(qing)(qing)作為(wei)動力并(bing)不(bu)是(shi)通(tong)過燃(ran)燒氫(qing)(qing)來獲得，而(er)(er)是(shi)把氫(qing)(qing)直(zhi)接轉化為(wei)電(dian)能(neng)，進而(er)(er)為(wei)汽(qi)車(che)提供動力。汽(qi)油(you)燃(ran)料的(de)(de)效(xiao)率(lv)在20%-30%，而(er)(er)氫(qing)(qing)通(tong)過能(neng)源電(dian)池直(zhi)接轉換為(wei)電(dian)能(neng)，效(xiao)率(lv)可達70%-80%。

目前國內外正在開發面向應用場(chang)景的Mg基固態儲運氫技術(shu)，但(dan)技術(shu)水平仍(reng)處于產業化初期(qi)階段(duan)，仍(reng)需解決材料的規(gui)模低(di)成(cheng)本制備、大(da)容量儲氫罐設計(ji)、高溫(wen)余熱耦合集成(cheng)等技術(shu)，實現(xian)儲氫合金的高效安全吸放氫。