镁基固态储氢：成本与电价相关

2024年11月，全球首例大型固态储氢设备从上海外高桥港出口，运往东南亚。据了解，该款固态储氢设备采用镁基固态储氢介质，单次储氢质量可达1吨以上，是传统高压固态储氢的2~5倍，能够减少氢能运输的运营投入。氢景结合公开及文献资料，简单分析了下镁基固态储氢的技术原理，并测算了镁基固态储氢及运输的成本。

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镁基固态储氢的原理：

镁与氢反应生成氢化镁储氢介质

镁基固态储氢的基本原理是基于镁介质与氢之间的可逆反应：Mg + H₂ ↔ MgH₂MgH₂ ↔ H₂ + Mg在吸收阶段，氢气（H₂）与镁介质反应生成氢化镁（MgH₂），这是一个放热过程。在释放阶段，通过加热等方式，使氢化镁分解释放出氢气，这是一个吸热过程。镁固态储氢的技术优势：一是高储氢密度。镁是密度最低的固态储氢金属材料之一，因此具有单位重量下能够储存更多氢气的优势。理论上，镁可以达到7.6wt% 的储氢容量，目前国内产品能达到6.8w%以上，意味着每千克镁能够储存0.068千克的氢。二是安全性较高。相比于高压气态或低温液态储氢方式，镁基固态介质可常温低压储存，不易发生泄漏。三是资源丰富且成本低。镁是地球上储量丰富的元素之一，价格相对低廉。
镁基固态储氢的主要挑战：一是充放氢需要高温辅助。镁基储氢体系在温度低于300°C时吸/放氢速度较慢。现阶段产业化应用的案例通过对储氢材料添加催化剂、掺杂其它元素、改良结构等方式降低了温度要求，但一般仍高于200°C，需要导热油等辅助。二是材料结构维持有难度。为方便氢气的传输，固态储氢介质一般做成颗粒状，但充放氢次数过多时可能发生粉化，影响储氢量和充放速度。目前国内案例可达到充放3000次以上无衰减。

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镁基固态储氢的成本：

固定投入+运营成本

固态储运的成本主要包括固态储氢车、运营支出（氢气充卸能耗等、运输油耗、司机工资等）2部分。以氢气运输需求5吨/天、输送距离100 km的场景进行研究：固态储氢车方面，假设储氢量1200 kg/辆，固态储氢材料寿命3000次。运营能耗方面，假设采用电力加热辅助，放氢电耗14 kWh/kg氢气，电价设置为0.6元/kWh。来源：氢景基于前述假设条件测算，镁基固态储氢的输氢成本约11.1元/kg。其中，充卸氢电费成本占比最高，约占到镁基固态储氢成本的76%。其次，是固定成本，包括氢气装卸辅助装备、镁基储氢介质等的折旧约占总成本的15%。最后，柴油燃料、高速路费、人工、保险以及车头的折旧等运营成本约占9%。

在低电价，或有余热可以利用的场景，镁基固态储氢的成本可以进一步降低。

若电价约0.2 元/kWh时，镁基固态储氢的输氢成本相较0.6 元/kWh电价下可降低50%左右。

若充卸氢所需热量全部由用氢场景的余热提供，镁基固态储氢的输氢成本相较0.6 元/kWh电价下可降低76%左右。

来源：氢景

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