氢气储运

氢储运作为氢能产业链的重要一环，当前面临着运输成本高、安全性低等瓶颈。我们成功研发并率先推出了一种业内突破性的储运氢技术——镁基固态储运氢。

镁基固态储运氢技术在解决氢气储存和运输领域具有独特的优势，将传统高压的氢气储运状态转为常压状态，排除氢气储运过程中的高压风险，极大提升了安全性能。与其他储运氢技术相比，镁基固态储运氢技术储氢密度较高，大幅提升了氢气的储存效率。

镁基固态储运氢技术对于氢能产业发展具有积极的推动作用，改变了当前市场高压气态这种单一的氢气储运模式，有力推动氢能在各行业的不同场景应用。目前，公司已在该领域拥有多项国际发明专利，覆盖美洲、欧洲、亚太多个国家。

镁基固态储氢材料基础研究

储氢合金具有特定的原子结构规则排布，而其晶格间隙则可作为空位储存氢原子。在一定温度和氢气压力条件下，储氢材料能够大量 “吸收” 氢气，即与氢反应生成金属氢化物，同时放出热量。加热时，金属氢化物又会分解并将储存的氢释放出来。氢气的 “吸收” 和 “释放” 过程是可逆的，可以重复循环进行。对于镁基储氢材料，其主要成分Mg与氢气 “吸收” 和 “释放” 的过程如右图所示：

镁合金，一般在200℃和0.2MPa以上条件下快速吸氢，氢在镁晶体的空位中达到氢饱和浓度时，发生相变反应，生成MgH₂。在300~380℃和低压（0.1~0.6MPa）条件下，MgH_₂热分解成Mg和H_₂，释放出储存的氢气。但是镁的吸放氢反应速率较慢，需要采用合金化、纳米化等方式改善镁合金的吸放氢性能。

我们采用了独特的纳米核壳结构设计，充分利用过渡金属TM表面纳米催化剂在气固反应过程中的作用，显著提升了Mg的吸放氢性能。氢气既能快速被镁基合金吸收，也能在特定条件下快速释放，同时确保镁合金结构的整体稳定性。

在吸放氢过程中为了缓解颗粒粉化现象，采用了独特设计以稳定第二相（MgTM合金相/二维材料）为 “阻隔材料” ，分散微纳MgH_₂颗粒并阻止循环过程中MgH_₂颗粒的长大，同时采用多孔粉末压制形式增加材料的体积储氢密度并利用多孔结构吸收体积膨胀产生的应力，从而提升镁基储氢材料的循环稳定性。

基于上述研究成果，我们突破了镁基储氢材料的批量制备工艺难题，从而进入到工业级规模化生产的阶段。

我们的创新性镁基固态储氢技术利用独特配方的镁合金在可控的条件下以相对较快的反应速率存储大量氢气。我们采用独特的设备，以精细的加工技术增加镁分子的表面积，从而提高了其储氢密度。与通过传统球磨工艺生产的合金相比，该技术具有可观的经济效益。传统球磨工艺往往具有高费用、高能耗和有限的可扩展性等局限。

此外，我们还设计了一种热交换系统，可以调节镁合金吸收和解吸过程中的热动能。该系统保证了氢的稳定吸收和释放，并有效回收了反应过程中产生的热量。

传统氢气储运方式

氢气的储存和运输面临着巨大的挑战，因为它在标准大气压下体积大、易燃和具有极低的沸点。目前，工业上主要依靠高压气态、低温液态、有机液态等方法进行氢气的储存和运输。

总体来讲，传统的储氢方式在运输过程中有泄漏或蒸发的可能性，导致额外的能量损失，并有爆炸或其它潜在安全隐患。运输距离和条件也受到限制，不能进行铁路运输。为了规避这些问题，氢气主要就近生产就近使用，这极大限制了氢气更广泛的工业应用。

镁基固态储运氢解决方案

凭借业界突破性镁基固态储氢技术，我们为全球客户提供经济、高效且安全的氢气储运解决方案。根据弗若斯特沙利文研究报告，我们是全球首家推出镁基固态储运氢解决方案并将其商业化的公司。

我们创新的镁基固态储氢罐单个容量目前最高可达1吨，可根据场景需求组合达到更高的储氢容量，同时，能有效兼容公路、铁路或水路的大容量、高效率、高经济性运输，其实用性和易用性得到增强。这些罐箱装载我们独特的镁合金材料，在一定的压力和温度条件下通过加氢和脱氢过程有效地吸收和释放氢气。

镁基固态储氢罐主要技术参数

产品名称

吨级镁基固态储氢罐

尺寸

20ft

额定储氢量

储氢密度（质量比）

6.4%wt

储氢密度(体积比)

57.8kg/m^³

装载镁合金材料重量

15.6t

设计温度

-40~390C

最高工作压力

1.2 MPa

最大充氢速度

108kg/h

最大放氢速度

96kg/h

循环充放氢寿命

>4000 次

经济运输半径

100~500km

运载方式

公路、铁路、水路

与传统高压气态或液态氢气储运相比，我们的镁基固态储氢解决方案具有以下显著优势：

更强的安全性

氢气储存和运输过程中均处于常温常压状态，无高压下的防爆问题；同时，配置大型储运氢装置的智能化氢-热管理，促使氢气安全、高效释放。

更长的使用寿命

4000次吸放氢循环无明显衰减。

更大的存储容量

创新性地采用标准集装箱设计，储氢量可达1吨；模块化的设计可组合达到更高的储氢容量。

简化的基础设施配套

镁基固态储氢罐在接近环境压力和温度下运行，避免了昂贵的压缩机购置及维护成本，提升经济效益。

更低的运输成本

相比于其他储运方式，运输CAPEX成本更为节约。

符合国际设计规范

符合美国机械工程师协会锅炉及压力容器标准（ ASME BPVC Sec. VIII Div. 1）等。

更高的氢气纯度

吸放氢无副产物，且储氢材料对氢气有一定的净化作用。

残值较高

镁合金具有较高的可回收性，在罐体使用寿命结束时保留了可观的剩余价值。

更便捷的运输

储氢罐适用于卡车、铁路或水路运输，使得氢气储运更为便捷、灵活。

应用案例

镁基固态储运氢技术在某气体公司的应用场景

我们推出的装载20英尺储氢罐的镁基固态储运氢车，单车储氢量约为传统高压气态储运氢车的3倍，可以在常温常压下运输氢气；同时，标准集装箱式设计能够适应铁路、公路、水路等不同的运输方式，适合长距离、大规模氢气运输。

客户痛点

客户生产的氢气主要为以上海为中心的长三角地区供应，当前主要采用传统长管拖车进行氢气的运输，存在的瓶颈和痛点如下：

对运输环境有一定的限制要求，对运输路径要求过高；

存在运输效率低，运输成本高的缺点，为了提高运量需要配置更多的运输车辆和司机，增加运输成本和管理成本；

考虑到运输经济性，运输半径未超过150km；

在充装站需要额外配置充装压缩机，有一定的占地要求，能耗相对较高。

解决方案

客户采用镁基固态储运氢车以后，其运营模式为：镁基固态储运氢车在其工厂充装完毕后，在常压下运输到250km以外的客户现场，通过相应的公辅工程系统，将氢气持续稳定地卸放至用氢点。

我们制定并实施一个完整的氢能运输解决方案，通过初期调研和规划，确定了1个氢气充装点、2台镁基固态储运氢车和1个卸氢点的试运营配置，提供了充装点和卸氢点的设计、设备供应和安装调试服务，确保装置稳定运行。充装点额定氢气充装速度为108kg/h，卸装点额定放氢速度为96kg/h。

同时，我们配套监测和维护系统，该系统通过采集和分析储氢罐内外的温度、压力、流量等参数，实现对吸放氢过程的实时监测和调节，动态监控车辆和充卸点的状态，保证系统的安全性、稳定性、可靠性和高效性。

方案成效

镁基固态储运氢车的使用提升了客户现有氢气运输业务的竞争力，大幅提高整个运输过程中的安全性，降低了运输和人员管理成本；同时，帮助客户拓展氢气业务范围，有效开拓200公里以外的氢气供应市场。

镁基固态运氢车运输氢气，氢气与合金材料形成稳定的化合物，非常稳定，对运输环境要求低；

氢气运输过程中维持常温、常压，无安全隐患；

单车储氢量提升3~4倍，运输效率高，运输成本和管理成本相应降低，使得客户用氢综合成本相较于长管拖车运氢显著降低；