面對(duì)能源安全、環(huán)境保護(hù)等壓力，氫能有望在能源轉(zhuǎn)型過程中扮演重要角色，氫能作為目前最具潛力的二次清潔能源在我國能源轉(zhuǎn)型中將占據(jù)重要地位。而每當(dāng)聊起氫能源，有一個(gè)重要話題總是“如影隨形”：儲(chǔ)存和運(yùn)輸是氫氣大規(guī)模應(yīng)用的前提。

在氫氣制、儲(chǔ)、運(yùn)、加、用的產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)中，儲(chǔ)、運(yùn)環(huán)節(jié)是高效利用氫能的關(guān)鍵，也是影響氫能走向產(chǎn)業(yè)化的重要環(huán)節(jié)。高效安全的儲(chǔ)能技術(shù)是全球新能源開發(fā)與應(yīng)用的重大技術(shù)瓶頸。氫能的安全高效儲(chǔ)存和運(yùn)輸對(duì)國家氫能戰(zhàn)略意義重大，特別是對(duì)燃料電池汽車、風(fēng)能光能產(chǎn)業(yè)、電力行業(yè)、航空航天等領(lǐng)域有重要的直接應(yīng)用價(jià)值。

鎂基儲(chǔ)氫材料是金屬固態(tài)儲(chǔ)氫材料中儲(chǔ)氫密度最高的材料。隨著近幾年全球鎂及鎂合金的研究呈現(xiàn)爆發(fā)式增長，我國也已經(jīng)成為全球重要的鎂生產(chǎn)國、應(yīng)用國和研究國，在國際上具有一定的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

鎂基儲(chǔ)氫材料將迎來怎樣的市場發(fā)展空間？我國又如何在這個(gè)新領(lǐng)域持續(xù)保持領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)？今天，請(qǐng)隨《中國科技信息》一起來聊聊這些問題。

目前主要的氫儲(chǔ)運(yùn)方式分為氣態(tài)儲(chǔ)氫、液態(tài)儲(chǔ)氫和材料儲(chǔ)氫。與氣態(tài)儲(chǔ)氫和液態(tài)儲(chǔ)氫相比，固態(tài)儲(chǔ)氫既可以大幅提高體積儲(chǔ)氫密度，又可以提高儲(chǔ)運(yùn)氫的安全性，因此，尋找性能優(yōu)越、安全性高、價(jià)格低廉且環(huán)保的儲(chǔ)氫材料是當(dāng)前固態(tài)儲(chǔ)氫研究的關(guān)鍵。

將眼光投向廣闊的自然界中，某些金屬具有很強(qiáng)的捕捉氫的能力，在一定的溫度和較低的壓力條件下，這些金屬能夠大量“吸收”氫氣，反應(yīng)生成金屬氫化物，同時(shí)放出熱量。其后，將這些金屬氫化物加熱，它們又會(huì)分解，將儲(chǔ)存在其中的氫釋放出來，可實(shí)現(xiàn)上萬次循環(huán)充放氫。這些會(huì)“吸放”氫氣的金屬，即為固態(tài)儲(chǔ)氫材料。

如此看來，固態(tài)儲(chǔ)氫具有儲(chǔ)氫密度高、成本低、安全穩(wěn)定和使用周期長等特點(diǎn)，而金屬鎂在儲(chǔ)氫研究領(lǐng)域具有成本低、質(zhì)量輕、無污染等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是最有發(fā)展?jié)摿Φ墓虘B(tài)儲(chǔ)氫材料之一。專家認(rèn)為，鎂基儲(chǔ)氫材料是金屬固態(tài)儲(chǔ)氫材料中儲(chǔ)氫密度最高的，一旦大規(guī)模應(yīng)用，將根本上改變傳統(tǒng)儲(chǔ)能模式中效率低、成本高、安全性差等問題。

那么，鎂基儲(chǔ)氫材料具體有哪些優(yōu)勢(shì)？首先，它具有儲(chǔ)氫量高、鎂資源豐富以及成本低廉等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是極具應(yīng)用前景的一類固態(tài)儲(chǔ)氫材料。我國在鎂資源方面非常有優(yōu)勢(shì)，全球大概90%的鎂都是生產(chǎn)于中國，鎂年產(chǎn)量占全球85%以上，原料來源豐富且成本低，不存在材料被“卡脖子”的問題。因此，鎂系儲(chǔ)氫合金適合用于氫氣的規(guī)模儲(chǔ)運(yùn)應(yīng)用場景，可用于氫冶金、規(guī)模儲(chǔ)能、加氫站等應(yīng)用場景的氫氣儲(chǔ)存與運(yùn)輸。

此外，鎂的性能非常好，儲(chǔ)氫密度非常高，可以實(shí)現(xiàn)長循環(huán)壽命。具體來看，鎂儲(chǔ)氫密度是氣態(tài)氫的1000倍、液態(tài)氫的1.5倍。由于鎂及鎂金屬是常溫常壓，所以安全性遠(yuǎn)高于氣態(tài)和液態(tài)儲(chǔ)氫。此外，鎂儲(chǔ)氫還可純化氫氣。據(jù)悉，鎂固態(tài)儲(chǔ)氫材料在儲(chǔ)氫過程當(dāng)中可以轉(zhuǎn)化為99.999%的綠氫。鎂本身也是綠色制氫材料，如果把鎂和水相結(jié)合，1克鎂相當(dāng)于2升氫氣，它的儲(chǔ)氫率可以達(dá)到15.2%。

其次，用鎂合金來儲(chǔ)存氫的技術(shù)可以應(yīng)用到交通領(lǐng)域，如汽車、摩托車等。普通汽車的油箱儲(chǔ)油量相當(dāng)于5公斤至6公斤的氫產(chǎn)生的能量，需要80公斤至90公斤的鎂合金容器，這與普通油箱的重量差不多，但體積較小。用氫作為動(dòng)力并不是通過燃燒氫來獲得，而是把氫直接轉(zhuǎn)化為電能，進(jìn)而為汽車提供動(dòng)力。汽油燃料的效率在20%-30%，而氫通過能源電池直接轉(zhuǎn)換為電能，效率可達(dá)70%-80%。

目前國內(nèi)外正在開發(fā)面向應(yīng)用場景的Mg基固態(tài)儲(chǔ)運(yùn)氫技術(shù)，但技術(shù)水平仍處于產(chǎn)業(yè)化初期階段，仍需解決材料的規(guī)模低成本制備、大容量儲(chǔ)氫罐設(shè)計(jì)、高溫余熱耦合集成等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)氫合金的高效安全吸放氫。