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绘就储氢蓝图 未来“氢”“稀”可见——稀土院加快储氢材料攻关掠影

日期: 2022-10-13
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来源:包钢集团


在稀土院储氢中试车间顶棚上,摆放着一排排光伏发电太阳能板,是单纯推广、使用绿色能源,还是科研人员又在搞什么新花样?带着这样的疑问,记者走进稀土院寻找答案。
“储氢”
可再生能源的绿色“银行”
众所周知,光伏/风力发电虽然是清洁能源,但可控性差、地域限制和无法储存始终制约着其发展。近年来,科学家积极寻找科学有效的可再生能源转化技术和储能载体,氢能产业进入人们的视野。氢能是国际公认的高效二次清洁能源,可应用于能源、交通、工业生产等众多领域,如果在风能、太阳能富裕时通过技术手段转化成氢能形态储存起来,需要时再转移、释放,这样的绿色“能源银行”既能解决能源浪费,还能发挥出1+1>2的环保效应。
在“双碳”政策背景下,我国已将氢能及燃料电池技术列为“十四五”期间能源技术装备的主攻方向和重点任务,但由于氢通常以气态存在,易燃、易爆、易扩散,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。
“用稀土新材料”
敲开氢能产业的大门
固态储氢
固态储氢相较于高压气态、液态储氢,具有体积储氢密度高、工作压力低、安全性能好等优势,是未来高密度安全储存利用氢能的发展方向。
稀土院已在储氢领域已默默耕耘了40余年,从最初的电化学储能研究方向,到近些年发展势头强劲的稀土固态储氢材料,稀土院已获授权国际专利2项,国内发明专利20余项。包钢储氢产业的未来“氢”“稀”可见。
稀土储氢材料
稀土储氢材料可在较低温度下吸放氢气,且体积储氢密度高,使用更加安全,是一种极具发展潜力的功能材料和能源材料。
2021年7月,由稀土院牵头的“高能量密度稀土储氢材料及其可再生能源储能转换技术示范工程”项目,正式在内蒙古自治区科技厅立项。项目围绕“科技兴蒙”支持的重点领域——稀土、氢能、储能以及新材料、新能源,开展关键技术攻关,最终将实现通过应用稀土储氢材料和燃料电池技术,利用氢能及储能产业技术转化消纳风能、太阳能,满足国家发展风力、光伏电能的“削峰填谷”储能需求,同时实现系统热电一体化管理,提高能源利用效率和设备运行稳定性。
如何解决风、光、氢、电、热互补且高效稳定运行是项目的关键。经过前期理论、实验验证,稀土院联合中国科学院长春应用化学研究所、内蒙古稀奥科镍氢动力电池有限公司打通技术关卡。今年春季,稀土院在储氢中试车间安装了60千瓦光伏发电太阳能板。
稀土院储氢材料组长李宝犬说:“项目联试还没完成,就已经有能源公司找上门来想要开展合作,项目前景超出我们的预料。”
项目组计划在11月初对其余设备系统进行联调联试,李宝犬对联试工作期待且自信,他说:“我们这项科研成果可以多种‘变形’,能以‘技术包’的形式应用在氢能产业的多个环节,产品既可以是储氢技术,也可以是氢燃料或镍氢动力电池等产品,客户需要什么我们就能提供什么,而且环保价值突出,将大幅提升能源利用效率,符合国际低碳发展的大趋势。”
平衡利用未来可期
目前白云鄂博丰富的轻稀土资源中,镨、钕元素供不应求受到市场热捧,而伴生的镧、铈元素相对过剩。如何让多种稀土元素协同发展,这不仅仅是白云鄂博矿面临的现实问题,更是稀土全行业在实现高质量发展征途中必须攻克的难关。
在今年第十四届中国包头·稀土产业论坛上,专家提出要加强稀土资源综合平衡利用研究,加大镧、铈利用和中重稀土开发利用的力度,这与稀土院储氢材料的研究方向不谋而合。目前稀土院储氢材料研究主要以镧、铈等轻稀土元素为主要原料,“高能量密度稀土储氢材料及其可再生能源储能转换技术示范工程”项目获得了2022年自治区第一批科技重大专项资金支持。这样的“天时、地利、人和”势必将加快稀土院在这一领域的发展,抢占发展主动权,并为我国提升稀土资源经济价值和战略优势再加码、再升级。
志在千里,未来可期。国家氢能产业发展蓝图已绘就,能源安全意义重大,稀土储氢材料被寄予厚望,如何实现氢能产业与稀土产业联动、协同发展,完善我国能源结构,并在新赛道上再现稀土行业龙头企业的科研实力,稀土院将用实际行动给出答案。



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