固態(tài)儲氫是一種通過(guò)特殊的儲氫材料將氫氣轉化為固態(tài)氫化物的技術(shù)。固態(tài)儲氫裝置，既可在較低的氣壓、較小的空間存儲大量氫氣，又可在溫和的條件下，連續可控釋放氫氣。

近年來(lái)，中國有研所屬有研工研院與有研廣東院聯(lián)合開(kāi)發(fā)出一系列固態(tài)儲氫產(chǎn)品，并在粵港澳大灣區實(shí)現了示范應用。其中提供給南網(wǎng)云南綜合能源站、廣州南沙電氫智慧能源站和廣東佛山丹灶氫能小鎮的產(chǎn)品，獲得了央視等媒體的報道關(guān)注，助力我國首次實(shí)現了固態(tài)氫能發(fā)電并網(wǎng)，標志著(zhù)固態(tài)儲氫從技術(shù)創(chuàng )新走向了實(shí)踐應用。

中國有研在固態(tài)儲氫領(lǐng)域歷經(jīng)幾十年的技術(shù)積累，實(shí)現了從低壓到高壓、克級到百千克級的全覆蓋，在精密儀器、兩輪車(chē)、叉車(chē)、儲氫站、加氫站等用氫場(chǎng)景上實(shí)現了多項應用。

“小而美”的固態(tài)儲氫罐

上世紀70年代以來(lái)，中國有研先后承擔了40余項國家863、973、重點(diǎn)專(zhuān)項和氫能相關(guān)的課題。2000年，固態(tài)儲氫罐首次應用于精密計時(shí)設備，與傳統高壓罐相比，不僅減少了占用空間，還大幅降低了存儲壓力。此外，儲氫材料在充放氫過(guò)程中還可使氫氣“純化”，從而顯著(zhù)降低輸出氫氣的雜質(zhì)含量，提升精密計時(shí)設備的性能與壽命。

在有研工研院新能源事業(yè)部里，上世紀90年代開(kāi)發(fā)的固態(tài)儲氫裝置和檢測設備仍然在正常運轉?！八麄兌际恰贤尽?，甚至比很多新入職的員工年齡都大。在高使用頻次下，性能衰減的幅度仍然很小，我們這項技術(shù)是經(jīng)得住時(shí)間考驗的?！敝袊醒惺紫瘜?zhuān)家蔣利軍每次向實(shí)驗室參觀(guān)人員介紹時(shí)都會(huì )說(shuō)道。

固態(tài)儲氫罐是固態(tài)儲氫裝置的最基本單元，它的性能和壽命是車(chē)載儲氫系統、大型儲能站和加氫站可靠運行的關(guān)鍵。

單個(gè)固態(tài)儲氫罐在兩輪車(chē)上的應用

“安而遠”的車(chē)載儲氫系統

2015年，隨著(zhù)國外氫燃料電池汽車(chē)的商業(yè)化，中國氫燃料電池車(chē)產(chǎn)業(yè)也迅速發(fā)展。車(chē)載儲氫系統的特殊之處在于：不僅要具備良好的安全性，還要具備復雜環(huán)境下的持續穩定供氫能力。

氫燃料電池汽車(chē)目前主要采用高壓儲氫罐，存在占用承載體積大，使用時(shí)產(chǎn)生廢熱多、破損時(shí)安全隱患大等不足。為了高效、清潔、安全地使用氫能，中國有研的技術(shù)人員優(yōu)化了換熱系統，將廢熱用于氫氣勻速釋放，提高了電能和熱能的綜合利用率，進(jìn)而有效提升了行駛里程。即使車(chē)輛行駛中發(fā)生意外，導致車(chē)載固態(tài)儲氫系統破損，其中的氫氣也不會(huì )在短時(shí)間內大量釋放，具備良好的碰撞安全性，可極大延長(cháng)意外逃生時(shí)間。

中國有研的車(chē)載儲氫系統，通過(guò)對燃料電池廢熱的綜合利用，氫氣的實(shí)際發(fā)電效率也進(jìn)一步得到提升，實(shí)現了氫燃料電池車(chē)的“安而遠”。

車(chē)載儲氫系統在叉車(chē)上的應用

“大而精”的固態(tài)儲能及加氫站裝置

2020年9月，國家明確提出2030年“碳達峰”與2060年“碳中和”目標。我國的儲能站及加氫站的建設速度大幅度加快。產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展對固態(tài)儲氫裝置也提出了更高的要求，固態(tài)儲能站的儲氫量要超過(guò)一百千克，壽命要達數十年；固態(tài)加氫站的供氫壓力要求近百兆帕，加注速度要求每分鐘超過(guò)一千克氫氣。

中國有研的技術(shù)人員面向經(jīng)濟主戰場(chǎng)和國家重大需求，采用模擬仿真與實(shí)驗驗證相結合的方式，突破了高儲氫密度和快速動(dòng)態(tài)響應等技術(shù)難題。在更小的占地面積、更低的氣壓下，實(shí)現了存儲超過(guò)一百千克氫氣；儲氫和供氫過(guò)程中，實(shí)現了壓力、流量的雙穩定，具備更好的安全可靠性。截至2022年底，中國有研自主開(kāi)發(fā)的固態(tài)儲氫裝置產(chǎn)品在河北張家口市、廣東省廣州市、四川省德陽(yáng)市實(shí)現了固態(tài)儲能及加氫站示范應用，用新興的氫能產(chǎn)業(yè)有效促進(jìn)了區域協(xié)調發(fā)展。

固態(tài)儲氫裝置在儲能及加氫站的應用

中國有研的固態(tài)儲氫技術(shù)團隊始終堅信，實(shí)踐就是最好的老師。未來(lái)，中國有研將繼續強化目標導向，加強產(chǎn)學(xué)研深度融合，提高科技成果轉化和產(chǎn)業(yè)化水平，持續發(fā)揮好科技型國家隊的引領(lǐng)支撐作用。