近日,记者走进国家稀土功能材料创新中心(以下简称“国创中心”),便携式、大容量、固定式等多种规格固态储氢产品映入眼帘,而这些产品均出自稀土系固态储氢装置技术成果产业化示范线。
氢能、储能技术是21世纪全球能源转型升级的重大战略需求,随着“双碳”目标的深入推进,氢能产业进入了人们的视野。由于氢通常以气态存在,具有易燃、易爆、易扩散属性,对存储和运输条件要求异常苛刻。寻求安全、高效的储氢方法或材料,成为发展氢能产业的关键。
稀土储氢材料通过化学反应可以把氢气变成金属氢化物固体储存起来,储氢体积密度可达到液态氢密度,具有低压、无泄漏、安全等特性。“我们正是利用这一特性,积极与行业内各方资源交流与合作,设计并制造出具有优良热量管控能力的高密度氢气回收——再利用系统,为工业用氢提供高效、可靠的氢气回收再利用固态储氢装置。”国家稀土功能材料创新中心储氢项目负责人、内蒙古科技大学博士赵鑫说道,该装置是全国储氢材料应用再回收利用系统的首台套设备,目前已申请专利13个,其中授权专利9个。
据了解,固态储氢装置工作原理是根据稀土——镍基储氢材料传热传质相关参数,对氢储能系统中储氢装置内部结构进行设计,解决储氢装置热响应速度慢的问题;通过建立数学模型来计算反应热调控器的响应数据,确认启停条件并建立PLC(可编程逻辑控制器)自动控制系统,进一步提高反应热调控器的自动化程度。同时对大功率储氢系统进行集成与优化,产品应用领域涵盖冶金用氢气回收再利用、大规模工业氢气低压安全存储、加氢站用固态储氢装置和移动载具用固态储氢系统等方向。
“目前,国创中心已建设完成年产10台套固态储氢装置的示范生产线,有效解决了常温常压下储氢合金高效吸/放氢动力学及热力学的产业化技术壁垒,激发稀土储氢材料潜力,促进稀土资源综合利用,优化用氢产业结构,平衡氢气资源分布,实现产品在新能源、大型风光电领域储能装置等方面的开发应用。”国创中心总经理、包头稀土研究院副院长刘威说。
据刘威介绍,固态储氢装置就像一个大容量充电宝,可以把光伏、风电等不稳定的可再生能源高密度存储起来,既解决了风光发电波动性强、利用难的问题,也将改变目前过度依赖煤炭、石油等化石能源制氢的现状,助力实现碳达峰碳中和目标。与气态储存相比,他们生产的产品的存储能力提升了三倍,可以实现氢气的大规模安全存储,同时氢气回收功能能够降低用氢企业的成本。
“我们还在建的3至10公斤级移动载具用固态储氢装置,可应用于氢燃料电动汽车、重卡及特种车辆中,在不改变储氢罐体装载数量的前提下,可提升重型卡车氢气装载量50%,车体自重仅增加10%。”赵鑫说。