低压固态储氢：下一代储氢技术新进展

摘要：低压固态储氢技术作为下一代储氢解决方案，正逐渐成为氢能领域的研究热点和技术突破点。这项技术通过将氢气存储在特定的固体材料中，在较低的压力条件下实现高效、安全的氢气储存与释放。相比传统的高压气态储氢和低温液态储氢方式，低压固态储氢不仅能够显著提高体积储氢密度，还

低压固态储氢技术作为下一代储氢解决方案，正逐渐成为氢能领域的研究热点和技术突破点。这项技术通过将氢气存储在特定的固体材料中，在较低的压力条件下实现高效、安全的氢气储存与释放。相比传统的高压气态储氢和低温液态储氢方式，低压固态储氢不仅能够显著提高体积储氢密度，还能有效降低储运成本，并增强系统的安全性。

技术原理

低压固态储氢主要依赖于两类机制：物理吸附和化学氢化物储氢。物理吸附是利用多孔材料的大比表面积来吸引并保持氢分子，而化学氢化物储氢则是指氢原子与金属或其他元素形成稳定的化合物（如金属氢化物），当需要使用时，可以通过加热等方式促使这些化合物分解，释放出纯净的氢气。目前，化学氢化物储氢被认为是更为成熟且应用广泛的方案，尤其是基于镁基、钛基等合金材料的储氢系统，因其较高的储氢容量和良好的循环稳定性而备受关注。

材料选择

对于固态储氢材料的选择，科学家们探索了多种可能性，包括但不限于镁系、稀土系、钛系等合金材料。其中，镁基合金因其理论储氢量可达7.6%，并且资源丰富、价格低廉，成为极具潜力的研究方向之一。然而，镁基合金也面临着一些挑战，比如吸放氢过程中的温度要求较高以及反应速率较慢等问题。为了克服这些问题，研究人员尝试向镁基合金中添加其他元素（如Cr、Mn、Fe、Co等）以改善其性能，从而实现在更低温度下快速充放氢的目标。

此外，近年来兴起的二维材料——石墨烯及其衍生物也被视为理想的固态储氢载体。中国科学院力学研究所开发了一种名为Ti-decorated Irida-Graphene的二维固态储氢材料体系，它能够在不改变自身结构的前提下吸收大量氢气，表现出优异的储氢性能（可达7.7wt%）。这类新型材料的研发为解决现有储氢材料存在的问题提供了新的思路。

应用场景

随着技术的进步，低压固态储氢的应用范围正在不断扩大。在交通领域，固态储氢已经成功应用于两轮车、叉车、观光车乃至大型汽车等领域。例如，永安行推出的YOUON H2氢能自行车采用了额定功率为300W的燃料电池系统及低压AB5合金固态储氢装置，单次充氢后可续航60公里以上；新氢动力联合杭叉和有研院发布的全球首款固态金属储氢模块叉车，则实现了长达6~10小时的连续作业时间。

除了交通工具外，固态储氢还在固定式电力系统中找到了用武之地。南方电网云南电网有限责任公司在2023年建成了国内首个低压固态合金储氢技术示范工程，该项目集成了光伏发电制氢耦合固态储氢及燃料电池发电功能，能够在用电高峰期间稳定输出电力，满足电网调峰需求。同时，该技术也被用于工业级无人机的动力源，极大提升了无人机的滞空时间和作业效率。