为实现国家能源安全和“双碳”目标,大力发展氢能产业至关重要。《国务院关于印发2030年前碳达峰行动方案的通知》、“十四五”规划《纲要》中均要求统筹推进氢能“制储输用”全链条发展,推动加氢站建设,加强氢能生产、储存、应用关键技术研发、示范和规模化应用。在氢能产业链中,氢气的储运成本占比越来越高,氢气高效储存成为制约氢能大规模应用的关键。与现有的储氢技术相比(如高压储氢、液氢储存等),稀土材料储氢具有储氢条件温和、安全性高、体积储氢密度高等优点,是最有前景的储氢方式之一。
项目针对稀土固态储氢材料存在的重量储氢密度相对较小、循环稳定性差和固态储氢装置传热、传质效率低等问题,开展高有效储氢容量、优良平台特性、长循环寿命的新型稀土储氢材料研究,提高材料结构稳定性和抗粉化、抗杂质气体毒化能力,开发成分和相结构可控的低成本批量制备技术,构建高能量密度快动态响应固态储氢装置,并进行稀土固态储氢技术应用验证,为稀土储氢材料的规模化、高值化应用提供重要的理论和技术支撑,助力国家氢能战略和产业目标的实现。
(原中科院上海冶金所)储氢技术,是国内最早实现镍氢电池储氢材料商业化的企业之一,也是宁波市与中科院三大科技合作项目之一,该项目的成功引进并快速实现产业化,得到了各级部门的高度认可,并被评为中科院与宁波“产 学 研”合作的典范,目前已建成年产能1000吨的储氢材料生产线。
公司现有员工130名,大专以上学历科技活动人员42人,其中高级职称6人,中级职称8人,初级职称16人,从事产品与开发的技术人员19人,具有较强的研发实力。同时,公司已建成包括XRD测试仪、吸放氢PCT测试仪、ICP光谱分析仪、电化学工作站、激光粒度分析仪、高频此悬浮熔炼炉等在内的功能完备的新材料技术研发平台,在储氢材料及燃料电池技术等领域拥有多项发明专利。公司先后承担了国家创新基金项目、国家攻关项目、火炬计划、科技成果推广以及宁波市2025重大专项等项目,在项目实施和管理方面积累的丰富的经验。
针对目前稀土储氢材料的有效储氢容量小、平台压低等问题,开发一种以超晶格相结构为主体的新型稀土储氢材料及其制备技术。研究超晶格相结构类型和亚单元匹配性、低分子量元素替代和晶胞尺寸调控技术,获得高有效储氢容量、优良平台特性和高循环稳定性的稀土储氢材料制备关键技术。
针对含低熔沸点轻质金属储氢合金的结构与成分控制困难、批量制备均匀性和一致性差等问题,研究熔炼过程分批加料技术、速凝冷却技术、分段退火等技术,实现新型稀土储氢材料均匀批量制备。
(3)高能量密度快动态响应固态储氢装置的设计加工技术
针对固态储氢装置能量密度低、动态响应慢的问题,利用先进的粉末冶金、整体真空钎焊及网格化管理设计加工技术,有效解决合金粉化、板结等问题,提高系统的传热、传质效率;开发应力均匀缓释技术和均质化填充及缓冲技术,提高系统的安全可靠性。
(1)稀土储氢合金质量储氢密度≥1.75wt%
(2)25℃条件下放氢平台压力≥0.2Mpa
(3)循环寿命≥1000次(衰减率<20%)
(4)用于技术验证的固态储氢装置单体储氢量≥50m³