为什么要重点研发固态储氢？

2022年3月，国家发改委、国家能源局联合出台《氢能产业发展中长期规划（2021—2035年）》，明确氢能是未来国家能源体系的组成部分，是构建绿色低碳产业体系、打造产业转型升级的新增长点。目前的制氢技术已经相对成熟并且被大规模使用。然而，氢气的存储方式和效率仍然还有相当广阔的发展空间。

零碳科技产业 扫描进群

作为储氢技术的其中一种，固态储氢将氢气以化学键的形式嵌入到固体材料中，得到了远超气态储氢和液态储氢的安全性、能量密度、运输稳定性和环境友好性，从而受到氢能企业的青睐。也正因此，有学者表示，固态储氢技术能够解决“能源三难困境”。

“能源三难困境”包括能源生产的三个主要方面：能源安全、能源公平和环境可持续。

在理想情况下，三难困境的各方面应该是完美平衡的，从而为人们提供稳定、便宜和清洁能源。但事实上，实现这三者之间的平衡是一个重大挑战，必须要考虑燃料可用性、国际政治和经济结构等地方问题。

随着越来越多的天然矿床和生物金氢工程（灰氢通过金氢工程可以转化为绿氢）技术被发现和开发，市场对氢能储存的需求只增不减。对储氢基础设施进行投资可以提高可再生能源的渗透率并打开全球贸易路线，还可以促进占全球排放量40%以上的重工业和长途运输脱碳。

2022年，约有590亿美元投资于气候技术初创公司，其中48%的投资用于移动排放，而移动排放仅占全球温室气体排放量的15%。在这其中，只有不到1%（2.7亿美元）的投资用于固态储氢。在世界各国政府和投资者都大力激励和投资制氢技术的环境下，未来的绿氢制造成本将大大降低。因此，高效的氢能运输和存储方式也会迎来巨大的需求。固态储氢便是一项最佳的解决方案。

全球排放量和气候技术风险投资图

氢气可以比电子更有效地储存能量，并且可以像煤、石油和天然气等传统化石燃料一样进行长途运输。高效的氢气储存和运输可以最大化利用氢能，以促进社会经济的发展和清洁能源的转型。然而，氢气的能量密度非常低，这意味着如果需要产生相等的能量，消耗的氢气在数量上需要比LNG（液化天然气）和汽油更加庞大。

相比起常见的储氢方法，固态储氢技术能够以更低的成本，储存和运输三倍以上的氢气。先进的固态储氢技术，如Electriq和Hydrexia开发的技术，可以彻底改变长途国际氢运输，释放数千亿美元的国际贸易。相比起其他储氢方式，固态储氢应该被人们所重视，并且得到更多的公共和私人投资。

各地区的氢能价格图

来源：Hydrogen Central

相比于美国、欧洲、日本等地区，智力、阿根廷、北非、中东、澳大利亚等地区的可再生电解制得的氢气和利用CCUS技术产生的氢气价格更低，但是由于大量的用能需求，美、欧、日等地区的氢气进口价格十分高昂，其中主要成本就在于氢气的储运环节。

目前氢气储运技术主要基于气态存储。通过建设高压储氢系统，使用高压储氢瓶进行远距离运输。加氢站配置250kg的储氢装置成本约为170-200万元以上，折合单位储氢价格约为6000- 8000元/kg。然而在实际应用场景中，气态储氢不仅面临着成本问题，还涉场地、危险化学品运输以及高压进入城市带来的一系列问题。

液态储氢技术是采用低温技术将氢气冷却到液化温度（标准大气压下，-253℃）以下，以液体形式储存在高度真空的绝热容器中。目前，低温液态储氢技术在美国、日本等地区已经实现了大规模的商业应用，国内应用最早起步于军事、航天等领域。随着近年来国内氢能产业兴起，民用液氢领域在相关技术上屡获重大突破；2021年11月1日，市场监管总局（国家标准委）批准发布的三项液氢国家标准：GB/T40045-2021《氢能汽车用燃料 液氢》、GB/T40060-2021《液氢贮存和运输技术要求》、GB/T40061-2021《液氢生产系统技术规范》正式实施，这使液氢民用有标可依，实现了我国液氢产业民用领域标准零突破，为液氢进入市场化发展提供重要支撑。目前，液氢槽罐车价格为350万/台，可储存4300公斤液氢，液化过程耗电约为15KWh/kg。

固态储氢在交通领域起步相对较早，氢能自行车、两轮车、燃料电池叉车、加氢站均有示范项目。目前钛系储氢装置售价在20000元/kg，未来希望通过规模化生产，降至8000元/kg以内。而在工业领域，固态储氢可以用于长期储能，减轻安全压力；还可以应用于电力调峰电站，通过其极高的能量密度在短时间内释放大量能量，以迎合高峰期的用能需求。按照一周以上的储存时间估算，固态储氢单位造价可低至1元/Wh，略微低于当前锂电池的系统价格（1.1-1.2元/Wh）的水平，但相对于锂电池系统，固态储氢系统的长时储能在安全性方面的优点更为明显。

不同材料的储能周期及能力

氢能在全球监管体系的推动下，有望作为解决能源三难困境的能源载体，发挥关键性的作用。高效地储存和运输氢气，可以充分发挥其经济效益，并在使工业领域达成脱碳的目标。随着科学技术的不断进步和研究的深入，固态储氢技术将逐渐成熟并应用于氢能产业和能源领域，为氢能的储存和利用提供更安全、高效和可持续的解决方案，推动氢能经济的发展和能源转型的实现。

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