固態(tài)儲氫是一種通過特殊的儲氫材料將氫氣轉(zhuǎn)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(xù)可控釋放氫氣。
近年來，中國有研所屬有研工研院與有研廣東院聯(lián)合開發(fā)出一系列固態(tài)儲氫產(chǎn)品，并在粵港澳大灣區(qū)實現(xiàn)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(zhèn)的產(chǎn)品，獲得了央視等媒體的報道關注，助力我國首次實現(xiàn)了固態(tài)氫能發(fā)電并網(wǎng)，標志著固態(tài)儲氫從技術(shù)創(chuàng)新走向了實踐應用。
中國有研在固態(tài)儲氫領域歷經(jīng)幾十年的技術(shù)積累，實現(xiàn)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、叉車、儲氫站、加氫站等用氫場景上實現(xiàn)了多項應用。
“小而美”的固態(tài)儲氫罐
上世紀70年代以來，中國有研先后承擔了40余項國家863、973、重點專項和氫能相關的課題。2000年，固態(tài)儲氫罐首次應用于精密計時設備，與傳統(tǒng)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程中還可使氫氣“純化”，從而顯著降低輸出氫氣的雜質(zhì)含量，提升精密計時設備的性能與壽命。
在有研工研院新能源事業(yè)部里，上世紀90年代開發(fā)的固態(tài)儲氫裝置和檢測設備仍然在正常運轉(zhuǎn)。“他們都是‘老同志’了，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)得住時間考驗的。”中國有研首席專家蔣利軍每次向?qū)嶒炇覅⒂^人員介紹時都會說道。
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載儲氫系統(tǒng)、大型儲能站和加氫站可靠運行的關鍵。
單個固態(tài)儲氫罐在兩輪車上的應用
“安而遠”的車載儲氫系統(tǒng)
2015年，隨著國外氫燃料電池汽車的商業(yè)化，中國氫燃料電池車產(chǎn)業(yè)也迅速發(fā)展。車載儲氫系統(tǒng)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(xù)穩(wěn)定供氫能力。
氫燃料電池汽車目前主要采用高壓儲氫罐，存在占用承載體積大，使用時產(chǎn)生廢熱多、破損時安全隱患大等不足。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(tǒng)，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，進而有效提升了行駛里程。即使車輛行駛中發(fā)生意外，導致車載固態(tài)儲氫系統(tǒng)破損，其中的氫氣也不會在短時間內(nèi)大量釋放，具備良好的碰撞安全性，可極大延長意外逃生時間。
中國有研的車載儲氫系統(tǒng)，通過對燃料電池廢熱的綜合利用，氫氣的實際發(fā)電效率也進一步得到提升，實現(xiàn)了氫燃料電池車的“安而遠”。
車載儲氫系統(tǒng)在叉車上的應用
“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一百千克，壽命要達數(shù)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一千克氫氣。
中國有研的技術(shù)人員面向經(jīng)濟主戰(zhàn)場和國家重大需求，采用模擬仿真與實驗驗證相結(jié)合的方式，突破了高儲氫密度和快速動態(tài)響應等技術(shù)難題。在更小的占地面積、更低的氣壓下，實現(xiàn)了存儲超過一百千克氫氣；儲氫和供氫過程中，實現(xiàn)了壓力、流量的雙穩(wěn)定，具備更好的安全可靠性。截至2022年底，中國有研自主開發(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、四川省德陽市實現(xiàn)了固態(tài)儲能及加氫站示范應用，用新興的氫能產(chǎn)業(yè)有效促進了區(qū)域協(xié)調(diào)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，實踐就是最好的老師。未來，中國有研將繼續(xù)強化目標導向，加強產(chǎn)學研深度融合，提高科技成果轉(zhuǎn)化和產(chǎn)業(yè)化水平，持續(xù)發(fā)揮好科技型國家隊的引領支撐作用。