近年來，氫能的發(fā)展仿若被按下快捷鍵，正逐漸成為中國能源戰(zhàn)略的重要組成部分。

氫能是一種綠色能源，它具有來源廣泛、能量密度高、可大規(guī)模存儲和清潔低碳等特點，被認(rèn)為是人類最理想的“終極能源”，同時也是實現(xiàn)碳中和的主要手段。

根據(jù)近期發(fā)布的中國《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期發(fā)展規(guī)劃》（2021-2035）預(yù)計，到2025 年，中國氫能產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值將達(dá)到 1 萬億元；到 2050 年氫氣需求量將接近 6000 萬噸，氫能在中國終端能源體系中占比超過 10%，產(chǎn)業(yè)鏈年產(chǎn)值達(dá)到 12 萬億元以上。

然而，氫能推廣卻始終面臨著一個難題，原因在于氫氣體積輕和分子小，導(dǎo)致儲運(yùn)過程中體積密度極低且極易發(fā)生滲透擴(kuò)散，從而帶來極大的安全隱患和經(jīng)濟(jì)成本居高不下。

圖 | 韓樹民（來源：中科軒達(dá)）

“如何實現(xiàn)氫氣的安全和經(jīng)濟(jì)儲存運(yùn)輸，是氫能應(yīng)用中的共性難題，而儲氫技術(shù)則是氫能應(yīng)用中的一個關(guān)鍵核心技術(shù)。”燕山大學(xué)教授、博士生導(dǎo)師、中科軒達(dá)新能源科技有限公司董事長韓樹民說道。

新型固態(tài)儲氫材料有望成為氫能產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的關(guān)鍵材料

據(jù)韓樹民介紹，目前，氫氣的儲運(yùn)主要分為三種方式，分別是高壓氣態(tài)儲氫、低溫液態(tài)儲氫以及氫化物固態(tài)儲氫。

其中，高壓氣態(tài)儲氫產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)好，充放氫速度快，是目前應(yīng)用較為廣泛的主流技術(shù)，但是，其在高安全性和體積要求高的情況下應(yīng)用受到限制；低溫液態(tài)儲氫的優(yōu)點是儲能密度高，不過能耗大其成本高且有熱泄漏風(fēng)險，因此主要應(yīng)用于航天等特殊領(lǐng)域。

氫化物固態(tài)儲氫作為一種新的儲氫技術(shù)，近年來的表現(xiàn)愈發(fā)亮眼，具有體積儲氫密度高、低壓和儲運(yùn)安全等優(yōu)點，不過其對儲氫材料要求高，因此更適合固定式儲氫。隨著儲氫材料性能的大幅度提高，氫化物固態(tài)儲氫在高安全性加（儲）氫站等方面表現(xiàn)出很好的應(yīng)用前景和潛力。

圖 | 氫能應(yīng)用示意圖（來源：中科軒達(dá)）

韓樹民進(jìn)一步表示，隨著氫能產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，作為高安全性低壓固態(tài)儲氫核心技術(shù)的高性能儲氫材料必將迎來巨大的發(fā)展機(jī)遇。另一方面，儲氫材料的技術(shù)和產(chǎn)業(yè)進(jìn)步也是未來氫能健康發(fā)展的客觀需求。

而在一系列新型固態(tài)儲氫材料中，稀土儲氫合金無疑占據(jù)了重要地位。

稀土儲氫合金是一種可在通常條件下能可逆地大量吸收和放出氫氣的合金材料，具有吸氫和放氫溫度溫和、速率快易活化、穩(wěn)定性好和成本適中等特點。最重要的是，中國的稀土產(chǎn)量占世界的 80% 以上，具有重要的原料優(yōu)勢。

“稀土在儲氫材料中的比例大于 30%，而且大量使用高豐度稀土鑭和鈰。因此，發(fā)揮我國稀土產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢，大力開發(fā)新型稀土儲氫材料，對促進(jìn)我國的氫能應(yīng)用具有重要的實際意義?！表n樹民說。

圖 | 加氫站（來源：中科軒達(dá)）

新型稀土儲氫材料是一類具有更高儲氫容量和特殊晶體結(jié)構(gòu)的稀土儲氫材料，比傳統(tǒng)的稀土儲氫合金具有更高的儲氫容量和更加優(yōu)異的特性和性價比。

據(jù)了解，韓樹民團(tuán)隊長期致力于新型稀土儲氫材料的基礎(chǔ)理論和應(yīng)用技術(shù)研發(fā)，在揭示新型稀土儲氫合金超晶格結(jié)構(gòu)、儲氫機(jī)理、生成條件和構(gòu)效關(guān)系等基礎(chǔ)理論研究中取得重要成果。發(fā)表 SCI 論文 200 余篇，出版學(xué)術(shù)專著 1 部，獲國內(nèi)外發(fā)明專利 30 余項。

除此之外，在關(guān)鍵的產(chǎn)業(yè)化層面，其團(tuán)隊同樣獲得重大突破，建設(shè)了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的生產(chǎn)線，一舉打破了該領(lǐng)域國外的技術(shù)封鎖和產(chǎn)品壟斷。

打破國外技術(shù)壟斷，自主構(gòu)建中國首條新型儲氫材料生產(chǎn)線

2016 年，在獲悉國外實現(xiàn)了新型稀土儲氫材料產(chǎn)業(yè)化，且產(chǎn)品已經(jīng)開始用于高容量和低自放電型電池生產(chǎn)，韓樹民教授受到了很大觸動。

在他看來，儲氫技術(shù)是氫能應(yīng)用的一個關(guān)鍵核心技術(shù)，中國已經(jīng)開展了系統(tǒng)的理論研究和技術(shù)開發(fā)，但產(chǎn)業(yè)化能力卻仍顯不足。而作為一名科技工作者，其從事科學(xué)研究的一個最大心愿是希望把自己的研究成果及時轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力?！巴鈬四茏龅降模覀円材茏龅?。”韓樹民說道。

在這種情況下，憑著一顆不服輸?shù)男暮鸵磺粺嵫n樹民于 2017 年在包頭稀土高新區(qū)創(chuàng)建了包頭中科軒達(dá)新能源科技有限公司（以下簡稱為中科軒達(dá)），開始了創(chuàng)業(yè)之路。

圖 | 儲氫材料生產(chǎn)車間（來源：中科軒達(dá)）

科學(xué)研究最忌脫離實際，而企業(yè)也需找準(zhǔn)自身定位，將技術(shù)和產(chǎn)業(yè)化結(jié)合，如此方能踐行國家重大戰(zhàn)略需求。

近年來，中國政府不斷加大力度鼓勵氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展，并在電堆技術(shù)和零部件等方面取得積極進(jìn)展。但不可否認(rèn)的是，中國在關(guān)鍵的儲氫材料和技術(shù)方面與國際差距依舊顯著，這也導(dǎo)致氫能產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)成本較高，商業(yè)化推廣十分困難。

而中科軒達(dá)正是瞄準(zhǔn)了這一市場需求，堅持走科技引領(lǐng)和綠色發(fā)展的道路，致力于打造全球技術(shù)領(lǐng)先、品質(zhì)優(yōu)異的先進(jìn)儲氫材料研發(fā)中心和產(chǎn)品供應(yīng)基地。

在這種初心和使命的引領(lǐng)下，加上中科院包頭稀土研發(fā)中心和中科創(chuàng)星的孵化支持，中科軒達(dá)依托韓樹民團(tuán)隊的研究成果，迅速啟動了新型稀土儲氫合金電極生產(chǎn)線建設(shè)項目。

據(jù)了解，該項目已于 2019 年 12 月順利完成。這也是中國第一條具有自主知識產(chǎn)權(quán)的新型稀土儲氫材料生產(chǎn)線，目前產(chǎn)能達(dá) 300 噸/年以上，且已進(jìn)入技術(shù)成熟、生產(chǎn)穩(wěn)定和產(chǎn)品市場推廣階段。同時，也打破了國外在新型稀土儲氫材料工業(yè)技術(shù)和產(chǎn)品方面對中國的壟斷和封鎖。

依托先進(jìn)技術(shù)，固態(tài)儲氫與鎳氫電池齊頭并進(jìn)

值得注意的是，稀土儲氫材料除了具有固態(tài)儲氫性能外，還具有電化學(xué)儲氫性能，其另一個重要用途便是作為鎳氫電池的負(fù)極材料。

鎳氫電池又稱金屬氫化物鎳（MH/Ni）電池，使用氫氧化鉀水溶液作為電解液，屬于水系堿性電池。其具有安全性高、耐低溫、可快速充電、大功率放電、綠色環(huán)保易于回收等特點，而這些恰好屬于鋰電池的薄弱環(huán)節(jié)，因此可在一定程度上彌補(bǔ)市場需求。

圖 | 稀土儲氫材料應(yīng)用（來源：中科軒達(dá)）

目前，鎳氫電池在油電混合動力節(jié)能汽車、軌道交通、輪船、潛艇坦克、風(fēng)電光伏儲能、電動叉車、智能家電、消費(fèi)電子、醫(yī)療設(shè)備、物聯(lián)網(wǎng)、特種儀器儀表以及民用消費(fèi)電池等行業(yè)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。

而中科軒達(dá)生產(chǎn)的新型稀土儲氫合金材料與傳統(tǒng) AB5 型儲氫合金電極材料相比，電化學(xué)容量可提高 20% 以上，在容量性能、動力學(xué)性能、低溫特性等方面均有大幅度提高，極大提高了鎳氫動力電池的性價比，已在多家鎳氫電池企業(yè)得到應(yīng)用和推廣。

“當(dāng)前鎳氫電池迫切需要解決的問題是重量能量密度較低，因此，研發(fā)和生產(chǎn)高容量的新型稀土儲氫材料可極大提高 MH/Ni 電池的市場競爭力?！表n樹民說。

圖 | 新型稀土儲氫材料產(chǎn)品（來源：中科軒達(dá)）

談及下一步發(fā)展規(guī)劃，韓樹民表示，中科軒達(dá)將在維持當(dāng)前產(chǎn)能的基礎(chǔ)上，建設(shè)一條新生產(chǎn)線，使新型稀土儲氫材料年產(chǎn)能突破 1000 噸。與此同時，中科軒達(dá)還將進(jìn)一步發(fā)揮新型稀土儲氫材料在成本、性能以及資源儲備上的優(yōu)勢，堅持穩(wěn)步擴(kuò)大電池儲氫材料的同時，積極迎對氫能產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，大力開發(fā)和推廣固態(tài)儲氫材料，打造高性能儲氫材料研發(fā)中心和產(chǎn)品供應(yīng)基地。

毋庸置疑的是，中國氫能產(chǎn)業(yè)即將迎來重要的機(jī)遇期，以中科軒達(dá)為代表的的眾多新型科技企業(yè)正在加速布局，而儲氫材料的技術(shù)和產(chǎn)業(yè)化必將在其中留下濃墨重彩的一筆。