近日，十四屆全國人大常委會在審議《中華人民共和國能源法（草案）》時，明確將氫能納入其中，彰顯了氫能在全球能源轉型中的關鍵地位。隨著氫能產業(yè)的蓬勃發(fā)展，固態(tài)儲氫技術因其安全、高效的特點而備受關注。那么，究竟什么是固態(tài)儲氫技術？其原理又是什么呢？

氫氣，這種熱值高達石油三倍、煤炭四倍的清潔能源，在燃燒過程中無碳排放、無污染，同時具備高安全性和可再生性。然而，其儲運問題一直困擾著科研人員。目前，傳統(tǒng)的儲氫方式主要包括高壓氣態(tài)儲氫和低溫液態(tài)儲氫。

高壓氣態(tài)儲氫雖然簡便，但存在“氫脆”現(xiàn)象和對儲氫罐體材質、工藝的高要求，且儲氫量相對較低，安全性也存在隱患。低溫液態(tài)儲氫則需在-252.8℃環(huán)境下長期儲存，技術難度大、耗能高且成本不菲，使用和運輸同樣困難重重。

針對這些問題，固態(tài)儲氫技術應運而生。它通過金屬氫化物的形式，在低壓、常溫環(huán)境下實現(xiàn)氫氣的安全儲存。在吸氫過程中，氫分子附著在金屬表面，經過一定的溫度和壓力條件，氫鍵斷裂并解離成氫原子，這些原子進一步擴散到金屬內部結構中形成金屬氫化物。而當需要釋放氫氣時，只需加熱到特定溫度即可。這種技術的出現(xiàn)，無疑為氫能的儲運提供了新的解決方案。

圖1 固態(tài)儲氫的原理

從能量密度角度出發(fā)，即便是在700 Bar高壓下壓縮的氣態(tài)儲氫，其體積密度也僅為40kg/m3，遠低于液態(tài)儲氫的70kg/m3。然而，采用金屬氫化物技術的固態(tài)儲氫，其氫氣體積密度可輕松超過80kg/m3。

在成本方面，隨著氫技術的持續(xù)改進，如電解槽、燃料電池和儲存系統(tǒng)的優(yōu)化，制氫效率將得到提升，進而降低制氫成本。對于長期固定儲存而言，固態(tài)儲氫技術憑借其高密度氫能儲量、安全穩(wěn)定的儲存環(huán)境以及低維護成本等優(yōu)勢，相較于其他技術如電池等，更具競爭力。

此外，固態(tài)儲氫技術在軍工與航空領域已有所應用。例如，德國在2003年便開始探索將金屬化合物用于燃料電池的儲存單元，為潛艇提供動力。配備金屬氫化物儲存裝置的燃料電池潛水艇，能在水下連續(xù)運行長達14天，這比傳統(tǒng)電池混合動力潛艇更為持久。

圖2 德國U212潛水艇內部結構（藍色部分為固氫燃料電池）

隨著科技的進步，固態(tài)儲氫技術正逐漸走進民用領域。盡管固態(tài)儲氫裝置的重量是氣態(tài)儲氫罐的數(shù)倍，這在便攜式設備上可能并非最佳選擇，但在重型機械方面卻成為了一個顯著的優(yōu)勢。例如，在工業(yè)叉車上，固態(tài)儲氫電池可巧妙地作為所需的配重。相較于傳統(tǒng)的高壓氫氣罐驅動的氫能叉車，新型的固態(tài)儲氫槽不僅顯著提升了安全性，還大幅增加了攜帶的氫能。

圖3 氫電池工業(yè)叉車

在儲能領域，固態(tài)儲氫技術也取得了重要進展。一家國外能源機構成功研發(fā)出適用于工業(yè)領域的氫能電源。其熱驅動系統(tǒng)以一個裝滿金屬合金粉末的容器為儲存單元，這種粉末具有更大的表面積，從而加速了氫氣向金屬中的擴散。在吸收氫氣時，該裝置需冷卻至15℃，而在釋放氣體時，僅需加熱至95℃。通過回收廢熱，這一設計顯著降低了設備的運營成本。

相較于氣態(tài)和液態(tài)氫在交通運輸中面臨的苛刻存儲條件、安全性和成本問題，固態(tài)儲氫技術展現(xiàn)出了顯著優(yōu)勢。其高儲氫密度、低運行壓力以及出色的安全性能，使它非常適合用于建立儲氫站和大型氫能源運輸設備。去年，廣東已建成國內首座固態(tài)氫儲能加氫站，預示著這一技術在全國范圍內的普及應用即將展開。

圖4 國內首個應用固態(tài)儲氫技術的電網(wǎng)側儲能型加氫站

固態(tài)儲氫技術，這一突破氫儲運瓶頸的關鍵技術，正日益受到廣泛關注與應用。隨著技術的不斷進步與多樣化應用場景的拓展，固態(tài)儲氫技術正為氫能產業(yè)的蓬勃發(fā)展奠定堅實基礎，助力全球能源結構的綠色轉型。在國內外眾多研究機構中，英國GKN公司等企業(yè)正積極投身于固態(tài)儲氫技術的研發(fā)與創(chuàng)新。
GKN Hydrogen，這家專注于金屬氫化物技術的能源與氫氣存儲系統(tǒng)制造商，致力于引領綠色氫能儲存技術的創(chuàng)新與發(fā)展，以推動全球能源結構的轉型。該部門提供全面的清潔能源管理解決方案，助力全球的領先企業(yè)和創(chuàng)新者實現(xiàn)當前及未來的零排放目標。此外，挪威的HYSTORSYS公司也在固態(tài)儲氫領域展現(xiàn)出卓越的技術實力。
HYSTORSYS，這家專注于金屬氫化物技術的氫氣壓縮機供應商，隸屬于深耕該領域的能源技術研究所IFE機構，展現(xiàn)了其在固態(tài)儲氫領域的深厚實力。同時，法國的MAHYTEC公司也在氫能技術方面有著不俗的成就。
MAHYTEC，這家專注于壓縮儲氫與固氫儲存技術的研究與生產公司，已經開發(fā)出成熟的集成氫鏈儲能系統(tǒng)，彰顯了其在氫能技術領域的領先地位。同時，洛達氫能裝備發(fā)展有限公司也在不斷推進氫能裝備的研發(fā)與創(chuàng)新。
洛達氫能，作為全球領先的綠色儲氫系統(tǒng)開發(fā)與生產公司，秉承專業(yè)材料科學與工程知識，致力于滿足未來氫能社會與現(xiàn)有能源轉型的迫切需求。公司專注于金屬氫化物技術，力求在低壓和環(huán)境溫度下實現(xiàn)高密度氫能的安全儲存，引領全球邁向更可持續(xù)的能源未來。