镁源动力邹建新:我们将氢气储存在金属镁里,储氢效率最高

2018-12-24      2290 次浏览

中国氢燃料电池行业成长出一批“小老虎”型的企业,他们虽然体量不大,但在产业链上的细分领域,拥有相当的竞争力,一些著名的企业都采购他们的产品,常常是小企业大客户。

香橙会研究院专注对氢燃料电池行业的研究。现将行业里这些小老虎型企业挖掘出来,分享给投资人。此为第5篇。

将氢气储存在金属里,变成一种固体形态,这样搬运起来是不是就安全多了?而且科学家们还找到一种最合适的金属来存放氢,这种金属就是镁。将氢气储存在金属镁里面,储存效率最高。

这种金属储存氢气的方法听起来是不是很新鲜?但这确实是可行的,并将有可能成为未来主要的储氢方式。上海交通大学邹建新教授团队,就已成功地将氢储存于镁基固态金属里,且率先进行了量产。

他们是怎么做到的呢?香橙会研究院就此问题,采访了上海交通大学材料科学与工程学院教授、镁源动力董事长邹建新先生。

访谈实录

镁源动力董事长邹建新:我们将氢气储存在金属镁里,储氢效率最高

Q:邹教授,您看好并研究镁基储氢材料的原因是什么?

A:镁基储氢材料最大的优势在于其高储氢密度,可达7.6wt.%,超过国际能源协会(IEA)规定的未来新型储氢材料标准,而我国是镁资源最为丰富的国家之一,并且是全球镁年产量最大的国家,达到全球年产量的80%以上。通过添加少量催化剂联合一些改性方法,镁的吸放氢动力学性能得到了较大的改善,吸氢温度也明显降低。我们团队在镁基储氢材料方面有较高的科研水平,看好其在储运氢领域的应用,以及在其他领域具有更广的应用市场。

Q:镁基储氢技术成熟吗?产业化落地怎样?

A:我们的镁基储氢材料的生产技术已经比较成熟,很多高校和研究单位都在采用我们的材料,但在应用端仍有欠缺。比如我们的材料是给燃料电池提供氢源,无论是汽车还是发电厂均可应用,相当于汽车跑起来需要用的汽油,但目前还没有研发出可以使用它的成熟高效的燃料电池堆和相关系统,这是最大的制约问题。目前解决的是氢可以很安全地储存起来,但如何更好、更高效地使用,找到更多的应用场景,是我们需要进一步解决的。

Q:镁源动力目前有营收了吗?

A:我们的镁基储氢材料已经实现量产,年产能达到几十吨,接下来还要研发储放氢的系统和电源,应用到无人机领域。我们未来瞄准在专业级无人机的应用场景;镁基储氢材料作为储运氢和固定式电源等的研发工作也在进行。此外我们还涉足健康产业,进行将镁基储氢材料用于保健医药领域的相关研发。

Q:镁基储氢材料已经量产,这已经跨出了重要的一步;在商业化的应用场景拓展方面,情况怎样?

A:我们已经与多家企业商洽相关的应用合作,比如我们在跟新加坡的一家企业合作,将镁基储氢材料作为氢来源的氢燃料电池应用到无人机上,已经进行了很多试飞的记录;与国内一家大型国有企业合作了一个备用电源的项目,与锂电相比,特别是从安全性和存储期间的电量衰减方面考虑,氢燃料电池是备用电源更好的选择;另外我们在氢气储运端也有一项很大的合作。我国目前镁产量在100万吨/年左右,足够支持镁基材料在储运氢领域的应用,这从产业和技术上都没有特别大的难点。

Q:镁基储氢运输到加氢站后释放氢的难点在哪里?镁源动力将固态储氢落地到加氢站的进展如何?

A:释放氢的技术并不是难点,只需要加热固态储氢罐即可释放出氢气,释放率可以达到95%。加氢站方面,我们正在和一些加氢运氢的企业合作,目前处在系统集成开发和相关的测试阶段。路线打通后可以大幅度地降低氢的成本。现在制氢、储氢、用氢各端都致力于降低成本,制氢端除了水电解制氢之外,光解水和煤制氢的技术可能对成本的降低贡献更大;储氢端目前有高压气、固态储氢、有机液体储氢等,在不同场景都有用途,都需要降低成本;用氢端的燃料电池电堆则需要在不断的测试、迭代、更新中生产出性能稳定的产品。

Q:镁基储氢材料用在氢燃料电池汽车上有技术障碍吗?

A:目前可以车用的技术是基于镁储氢材料的水解反应,直接用掉氢化镁,这项技术目前的成本太高是很大的一个问题,比如100kg氢化镁可产生15kg氢气,可供小汽车行驶里程数约为1500km,但是代价是烧掉了100kg氢化镁,这部分氢化镁的成本高于20000元,并且如果考虑回收废料会进一步推高成本,目前只在一些特定场景有需求。

但是,我们公司镁基储氢材料循环吸放氢的方式可能会更适合车用,材料的循环次数可达到3000次,平均每次循环吸放氢过程中镁的成本不到0.1元,这样可以大大降低用氢成本,因为相较燃料电池车补,大家对民用燃料的价格敏感度更高。应用的难度就在于吸放氢时的温度较高,目前的水平在300度左右,无法直接用于PEMFC电堆系统。但我们认为找到合适的方案之后这个问题也会迎刃而解。

Q:国内目前对工业副产氢的利用率怎样?这是不是镁基储氢很大的一个应用场景?

A:目前国内产氢规模最大的是工业副产氢,产量每年大概几万到十几万吨,很多都烧掉用以发电或者做成双氧水这样的产品,还有一部分会供给化工厂使用,但仍有大部分氢会浪费掉,而金属镁储氢正可以将这些工业副产氢利用起来,大大降低了用氢的成本,相比罐车储氢,成本至少降低50%。目前的水平罐车储氢量为1wt.%(目前20MPa的氢气罐车存氢量大概300公斤,一辆车总重约30吨,则氢存储量大概在1wt.%,运输起来99%的重量都是车的重量),而镁基固态储氢目前的水平可达到整体系统4wt.%左右,并且运输过程是在常温常压下存储,安全性很高。

Q:行业内其他储氢技术(如高压储氢、有机液态储氢材料等)的发展情况?

A:目前处于很多储氢技术路线并行的阶段,比如固态储氢和有机液态储氢,它们的发展会有较大的重合,还是要从成本、耐用性、便捷程度、安全性等角度进行长远的评估。但镁基储氢材料的优势在于其理论储氢量高(7.6wt.%),并且释放氢时的杂质较少。这些技术路线发展到后期可能会逐渐分化,找到各自合适的应用场景。

车载高压储氢的应用会长期存在,尤其是在乘用车方面。小轿车对性能的要求最高,比如供氢速度要求快、启动时间要短、使用温度范围要宽泛(-20℃-80℃),且车内体积有限要求供能系统体积尽可能小;而低温下固态储氢很难快速放氢,这也是现阶段固态储氢无法实现车用的关键问题之一,所以高压储氢会长期存在于燃料电池乘用车的使用中。但在公交车、重卡、分布式电站等方面的应用,未来固态储氢会有很大优势。

Q:国内有其他高校和科研院所在进行镁基储氢材料的研究吗?您团队的技术优势在哪里?

A:国内目前有很多高校和科研院所都在进行镁基储氢材料的研究,我们上海交大在产业化能力和量产技术的平台上居于领先位置。量产技术的壁垒有两点:1.以前生产氢化镁需要高温高压的条件(如:450℃,400个大气压的条件),这样增加了生产的成本;2.材料的生产对镁的动力学调节有很高的要求,调节不好会导致其氢化时间较长。我们可以很好地控制镁的动力学调节,并且可以在低温低压条件下生产,这样大大降低了材料成本,这也是我们能够率先实现产业化的重要原因。

Q:最后请谈谈您本人的工作经历。

A:我本科和硕士毕业于大连理工大学,在法国梅斯大学攻读的博士学位,后来在加拿大英属哥伦比亚大学工作过一段时间,现在是上海交通大学材料科学与工程学院教授。回国后一直在研究镁基储氢材料,已经有十来年研究积累。我们的研发目标是将科学技术应用到产业,努力推动高校科学研究和企业产业化结合——以校企合作的模式,提高技术产业化的效率,镁源动力也因此应运而生。

相关文章

推荐品类

为您推荐

400-666-3615

东莞市钜大电子有限公司 粤ICP备07049936号-3