本文选自中国工程院院刊《Engineering》2021年第6期作者：蒋利军来源：Exp...|加快固态储氢技术创新和应用丨Engineering( 二 )

2012年我们就已开发出了储氢量达40m3的固态储氢系统，并与5kW燃料电池系统成功耦合，为通信基站连续供电近17h 。但示范之后却未能得以推广，究其原因主要在于当时市场需求不旺，当年4G替代3G后，其通讯基站用电量较3G显著下降，锂离子电池供电即可满足应用需求，且锂离子电池成本迅速下降，而燃料电池当时售价高达1万元·kW–1 ，与锂离子电池相比，价格明显缺乏竞争力。近两年随着5G的推广，通讯基站用电量大幅度增加，基站电源需求将发生逆转，燃料电池大功率长时间供电优势凸显；同时近两年我国燃料电池技术发展迅速，每千瓦燃料电池售价已降至1699元，使之在基站电源市场的技术经济竞争力快速提升。
与之配套的固态储氢装置应同步发展，以全面满足基站通讯电源的技术经济要求。快速降低储氢成本已成为加快燃料电池备用电源系统商业化应用的当务之急，如将固态储氢成本控制在8000元·kg–1左右，则其储能成本完全可与锂离子电池相竞争。
与可再生能源规模制氢相匹配的现场储氢，也应是当下固态储氢成熟技术应用的重要场景。法国McPhy公司开发的McStore镁基固态储氢系统已用于可再生能源规模储能中，我们也已研制出1000m3TiFe固态储氢系统，有望应用于河北沽源风电制氢项目中，作为现场安全紧凑的氢气缓存，并提供6N高纯氢源，实现高值化利用。能否得到市场认可，关键仍在于系统综合成本与高压储氢相比是否具有竞争力。
三、复合储氢的新尝试
为拓宽金属储氢材料的应用，将固态储氢与高压和液体储氢相结合，开发复合式储氢技术，如静态压缩高密度储氢一体化装置、基于镁基储氢材料的复合氢浆等，这些新技术的发展，有望开辟一片固态储氢应用的新天地。
储氢材料在某一恒定温度下吸放氢时将会出现一吸放氢平台，当温度升高时，其吸放氢平台压力将随之呈指数性增大，利用这一特性，可采用换热介质，实现氢气的静态增压，低温时低压储氢，高温时高压加注，常温储存时，储氢压力低，储氢密度高，安全性好，可缩小储罐的占地面积和站内安全间距。为提高储罐的放氢快速响应特性，可将固态储氢与高压储氢适当混合，利用高压储氢的快速放氢特性，提高混合储氢系统的快速响应特性。根据这一原理，我们已先后开发出45MPa和90MPa静态压缩和高密度储氢一体化装置。
镁的储氢密度高，但放氢温度高，如将其高温加氢和放氢环节固定于应用终端，运氢处于常温常压状态，则将是一种很好的高密度、高安全性的运氢方式。为提高单车运氢量，需将镁基储氢材料装在一个大罐中，以尽量减轻运氢罐体重量，而将多管束反应器固定在加氢端和应用端。这就需要镁基储氢材料流动起来，为实现流动，我们将镁基储氢材料与有机储氢材料复合，形成氢浆。在此氢浆中，镁基储氢材料粉末和有机液体均是高密度的储氢介质，与此同时，镁基储氢材料还可作为有机液体储氢的催化剂，有机液体储氢材料还可改善镁基储氢材料的传热传质特性，两者相得益彰。初步试验已证明，氢化物对于有机液体储放氢均具有较好的催化作用，可以取代原有的贵金属催化剂，镁基储氢材料在气固液三相界面上仍具有较好的吸放氢性能，这些结果证明了这一构想的可行性。
四、面向绿氢供应链的高容量车载储氢系统
绿氢是氢能应用的初衷，我们应充分利用绿氢特性，构建绿氢供应链，简化供氢流程，降低供氢成本。我们可将可再生能源电解水制氢得到的4MPa绿氢，直接通入4MPa纯氢输氢管道，送至低压加氢站中，无需加压，直接充入燃料电池汽车低压固态储氢系统中。低压加氢省掉了高压加氢站中的高压压缩机和高压储罐，从而显著降低了加氢站的装备成本，提高了加氢安全性和可靠性，降低了加氢成本，而这一切均源于低压车载储氢系统的应用。