我國在液氫高效儲(chǔ)運(yùn)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)重大技術(shù)突破 儲(chǔ)氫材料行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀分析

• 黃文玉 2023年12月8日 來源：互聯(lián)網(wǎng) 1179 76
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儲(chǔ)氫材料一類能可逆地吸收和釋放氫氣的材料。最早發(fā)現(xiàn)的是金屬鈀，1體積鈀能溶解幾百體積的氫氣，但鈀很貴，缺少實(shí)用價(jià)值。隨著工業(yè)的發(fā)展和人們物質(zhì)生活水平的提高 ,能源的需求也與日俱增。

近日，從中國航天科技集團(tuán)六院獲悉，該院航天氫能科技有限公司自主研制的國產(chǎn)“5噸/天氫液化系統(tǒng)冷箱”在北京成功下線，該產(chǎn)品是國內(nèi)首臺(tái)連續(xù)型轉(zhuǎn)化換熱器大型氫液化系統(tǒng)核心設(shè)備。據(jù)介紹，該液氫設(shè)備的成功下線，標(biāo)志著我國在液氫高效儲(chǔ)運(yùn)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)重大技術(shù)突破，在智能化、單位能耗等方面均比肩國際先進(jìn)水平。

儲(chǔ)氫材料一類能可逆地吸收和釋放氫氣的材料。最早發(fā)現(xiàn)的是金屬鈀，1體積鈀能溶解幾百體積的氫氣，但鈀很貴，缺少實(shí)用價(jià)值。隨著工業(yè)的發(fā)展和人們物質(zhì)生活水平的提高 ,能源的需求也與日俱增。由于近幾十年來使用的能源主要來自化石燃料(如煤、石油和天然氣等),而其使用不可避免地污染環(huán)境，再加上其儲(chǔ)量有限 ,所以尋找可再生的綠色能源迫在眉睫。氫能作為一種儲(chǔ)量豐富、來源廣泛、能量密度高的綠色能源及能源載體,正引起人們的廣泛關(guān)注。

儲(chǔ)氫材料行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)中，上游的參與主體主要為含碳有機(jī)物、金屬、烯烴、炔烴、芳烴等有機(jī)物等原材料;中游則為儲(chǔ)氫材料的生產(chǎn)、制造;下游為新能源汽車、電池、發(fā)電、供暖等領(lǐng)域。

氫能的開發(fā)和利用受到美、日 、德、中、加等國家的高度重視 ,以期在 21世紀(jì)中葉進(jìn)入“氫能經(jīng)濟(jì)”時(shí)代 。氫能利用需要解決以下3個(gè)問題:氫的制取 、儲(chǔ)運(yùn)和應(yīng)用 ,而氫能的儲(chǔ)運(yùn)則是氫能應(yīng)用的關(guān)鍵 。氫在通常條件下以氣態(tài)形式存在, 且易燃、易爆、易擴(kuò)散 ,使得人們?cè)趯?shí)際應(yīng)用中要優(yōu)先考慮氫儲(chǔ)存和運(yùn)輸中的安全、高效和無泄漏損失,這就給儲(chǔ)存和運(yùn)輸帶來很大的困難。

儲(chǔ)氫材料行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀分析

隨著經(jīng)濟(jì)全球化和人民生活水平的提高，人類對(duì)能源的需求與日俱增。能源是社會(huì)發(fā)展的推動(dòng)力，目前，世界使用的主要能源為煤、石油、天然氣等。但這些均為不可再生資源，同時(shí)燃燒時(shí)會(huì)造成環(huán)境污染、全球變暖、霧霾等一系列問題，影響人們的生存環(huán)境。人類需發(fā)展新型的清潔高效能源取代傳統(tǒng)化石燃料。氫能作為化石燃料的首選替代品，引起世界各國密切關(guān)注，氫能應(yīng)用技術(shù)正迅速發(fā)展，氫能的發(fā)展必將帶動(dòng)儲(chǔ)氫材料行業(yè)繁榮。

液態(tài)有機(jī)儲(chǔ)氫是通過不飽和液體有機(jī)物與氫進(jìn)行可逆反應(yīng)，即脫氫反應(yīng)和加氫反應(yīng)。液態(tài)有機(jī)儲(chǔ)氫具有儲(chǔ)氫量大，可重復(fù)利用，儲(chǔ)運(yùn)安全等優(yōu)點(diǎn)。目前，常用的有機(jī)材料是烯烴、炔烴、芳烴等不飽和有機(jī)液體，但從儲(chǔ)存過程的能耗，儲(chǔ)氫量等方面考慮，最佳的儲(chǔ)氫溶劑為芳烴，是一個(gè)理想的有機(jī)儲(chǔ)氫材料。

碳質(zhì)儲(chǔ)氫材料具有易解吸、吸氫量大、質(zhì)量輕等特點(diǎn)，是一種非常具有應(yīng)用前景的物理吸附儲(chǔ)氫方式，其中活性炭儲(chǔ)氫最為突出?；钚蕴康膬?chǔ)氫機(jī)理是依靠材料的孔隙結(jié)構(gòu)、比表面積和表面官能團(tuán)。研究表明，在常壓和低溫條件下，活性炭的儲(chǔ)氫量與其比表面積和微孔孔容成正相關(guān)關(guān)系，孔徑在0.6～0.7nm時(shí)對(duì)儲(chǔ)氫量的貢獻(xiàn)最大，儲(chǔ)氫質(zhì)量分?jǐn)?shù)可達(dá)到6%～7%。

根據(jù)中研普華產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布的《2023-2028年中國儲(chǔ)氫材料行業(yè)競爭分析及發(fā)展前景預(yù)測(cè)報(bào)告》顯示：

熱度持續(xù)升溫的碳中和、碳達(dá)峰話題，使得氫能及其相關(guān)產(chǎn)業(yè)被高度關(guān)注，而決定氫能應(yīng)用關(guān)鍵的是安全、高效的氫能儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)。在氫能需求不斷增長的情況下，儲(chǔ)氫材料行業(yè)是市場(chǎng)也將不斷發(fā)展。數(shù)據(jù)顯示，2020年中國儲(chǔ)氫材料行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模為7.62億元，同比2019年下降10.04%。按細(xì)分情況來看，稀土儲(chǔ)氫材料是目前唯一實(shí)現(xiàn)大規(guī)模商用化的儲(chǔ)氫材料，市場(chǎng)規(guī)模與產(chǎn)量占據(jù)主導(dǎo)性地位。2020年我國稀土儲(chǔ)氫材料市場(chǎng)規(guī)模為6.9億元，占比90.55%;其他儲(chǔ)氫材料市場(chǎng)規(guī)模為0.72億元，占比9.45%。

按產(chǎn)量方面來看，我國稀土儲(chǔ)量豐富，為儲(chǔ)氫材料行業(yè)的發(fā)展提供充足的原材料市場(chǎng)保證，但儲(chǔ)氫材料成本偏高成為制約其發(fā)展的一個(gè)主要因素。數(shù)據(jù)顯示，2020年我國儲(chǔ)氫材料產(chǎn)量為1.23萬噸，其中稀土儲(chǔ)氫材料產(chǎn)量為1.11萬噸，其它儲(chǔ)氫材料產(chǎn)量為0.12萬噸。按需求量方面來看，2020年我國儲(chǔ)氫材料需求量為1.22萬噸，其中消費(fèi)型鎳氫電池需求量為0.97萬噸，占比為79.51%;新能源汽車及其它需求量為0.25萬噸，占比為20.49%。目前，我國儲(chǔ)氫材料行業(yè)集中度較高，企業(yè)產(chǎn)能CR4超過50%，隨著行業(yè)的不斷整合，行業(yè)產(chǎn)能的集中度將進(jìn)一步提升。

儲(chǔ)氫材料行業(yè)未來發(fā)展前景預(yù)測(cè)

隨著燃料電池技術(shù)的日益成熟與發(fā)展，以氫氣為燃料的電動(dòng)汽車也將迅速發(fā)展起來，這就要求必須有安全高效的貯氫系統(tǒng)與之相匹配。傳統(tǒng)的液態(tài)及高壓氣態(tài)貯氫方式由于成本、質(zhì)量、體積大小以及安全性等因素限制，無法應(yīng)用于車載貯氫系統(tǒng)。相比之下，金屬氫化物作為一種新型的能源材料，具有貯氫密度高、安全高效及環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，將成為未來車載燃料電池的氫載體，所以儲(chǔ)氫材料的重點(diǎn)投資區(qū)域應(yīng)在一線城市，尤其是新能源汽車行業(yè)地區(qū)。

目前儲(chǔ)氫材料研究已經(jīng)取得了很多重大突破，為儲(chǔ)氫材料的研究開拓了新的領(lǐng)域。未來儲(chǔ)氫材料研究發(fā)展的新方向是以開發(fā)安全高效的復(fù)合儲(chǔ)氫材料為前提，實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)氫材料的規(guī)?；苽渑c可循環(huán)利用。經(jīng)過國內(nèi)外研究者的共同努力，相信氫能在時(shí)代中將會(huì)扮演重要的角色。

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  2023-2028年中國儲(chǔ)氫材料行業(yè)競爭分析及發(fā)展前景預(yù)測(cè)報(bào)告

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