国家标准计划《金属氢化物储氢材料 第1部分:通用要求》由 TC309(全国氢能标准化技术委员会)归口 ,主管部门为国家标准委。
主要起草单位 上海交通大学 、中国标准化研究院等 。
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| 27.010 能源和热传导工程综合 |
氢能是一种来源丰富、绿色低碳、应用广泛的二次能源,被认为是推动全球能源可持续发展,实现“碳中和”目标的终极能源。
氢能不仅来源广泛,而且燃烧或发电后的唯一产物是水,具有绿色环保的特点。
另外,氢气作为新能源具有可储存、可运输、可不经过化学燃烧直接发电的独特优势。
在氢能产业发展过程中,氢气的储存与运输是连接上游制氢和下游用氢的关键环节,目前较为成熟的储氢方式主要有三种:高压气态储氢、低温液态储氢、固态储氢技术。
气态储氢的成本相对较低,放氢比较容易,但储存条件苛刻,安全性较差。
液态储氢具有较高的能量密度,但是其能耗较大,易挥发难以长期储存。
固态储氢在能源效率、氢的存储密度、安全性和可逆性等方面具有明显的优势,特别是其中的金属氢化物储氢材料,是极具发展前景的一类储氢方式。
储氢材料的性能决定着金属氢化物储氢技术能否达到工业应用的标准。
然而,目前针对金属氢化物储氢材料尚没有统一的国家标准,一定程度上制约了储氢行业的发展,所以有必要起草金属氢化物储氢材料的通用要求,规范金属氢化物储氢材料的通用技术要求、贮运要求、试验要求,促进金属氢化物储氢技术的发展,解决氢能产业高效高安全氢储运关键瓶颈。
由国家发展改革委、国家能源局印发《氢能产业发展中长期规划(2021-2035年)》中指出氢能是未来国家能源体系的重要组成部分,要统筹全国氢能产业布局,加快构建安全、稳定、高效的氢能供应网络,需要稳步构建储运体系,探索固态储运方式应用。
六部委联合印发的《氢能产业标准体系建设指南(2023版)》也提出了了标准制修订工作的重点,其中氢储存和输运标准中明确提出了固态储氢标准。
在固态储氢技术中,金属氢化物储氢材料具备高安全性、高体积储氢密度、快速充放氢、运输便捷等优势,因此通过制定金属氢化物储氢材料的通用要求,可以有利于金属氢化物储氢技术进步,补齐短板,推动各环节的协调有序发展,打通氢能上下游产业链。
金属氢化物储氢技术应用前景广阔,可广泛应用于氢冶金、加氢站、季节性储能、交通运输、氢化工等领域。
金属氢化物储氢材料标准的制定,有助于提高金属氢化物储氢材料的生产技术水平,规范生产流程,提高产品的质量和性能。
标准的制定将加快金属氢化物储氢材料基础研究及应用研究技术突破,形成规模化发展,助力储氢产业降本增效,为氢能储运产业化起到关键性的支撑与促进作用,填补行业空白。
在金属氢化物储氢材料理论研究方面,自20世纪70年代起,金属氢化物储氢材料开始被广泛关注和研究。
1964年,美国布鲁克海文国家实验室Reilly等合成了Mg2Ni合金,这是历史上最早的金属储氢合金。
1967年,Pebler等研究了ZrCr2、ZrV2和ZrMo2的储氢性能,发现这类合金可以在0.1MPa的氢压下吸氢。
1968年,荷兰飞利浦实验室Zijlstra等在研究SmCo5合金时意外发现该合金具有较好的可逆吸/放氢性能,在2 MPa下吸氢,而减压时又可放出H2,进一步研究发现,LaNi5合金具有更好的储放氢性能。
1970年,Reilly等发现了金属钒(V)能够在室温下储存大量H2,但只能释放一半,而且吸氢动力学性能较差、活化比较困难。
1974年,Reilly等发现了钛铁储氢合金(TiFe),其储氢量可达1.86%,但初期活化困难,1977年又发现了TiMn1.5。
1999年,Zaluska等发现在催化剂的作用下,具有纳米结构的Mg基储氢合金具有良好的吸/放氢动力学性能,从而引发了人们对轻质储氢合金的广泛兴趣。
1997年,Bogdanovi?等发现在Ti(OBu)4的催化下,NaAlH4在中温(100~200℃)范围内可实现可逆吸/放氢反应,其理论可逆储氢容量达5.6%。
由此将铝氢化物和硼氢化物等高容量配位氢化物纳入了可逆储氢材料范畴。
2002年,陈萍等开发出金属氨基物Li-N-H储氢材料,其可逆吸/放氢容量达到6.5%,引起人们对金属氮氢化物储氢材料的极大关注。
随后又进一步延伸到NH3BH3等高容量氨基硼烷化合物储氢材料中,储氢容量进一步得到提升,拓展了高容量储氢材料体系。
在金属氢化物储氢材料生产制备方面,上海交通大学与上海氢枫能源技术有限公司深度合作,共同研发镁基金属氢化物固态储氢技术,分别在河南新乡和江苏宜兴两地投资建设生产工厂,正在建设千吨级镁合金材料生产线,已成功设计了全球第一条千吨级智能化、自动化镁基固态储氢材料生产线。
包头稀土研究院开发的新一代高容量La-Y-Ni系储氢合金材料已进入中试阶段,已建成年产300吨储氢合金材料的工业性试验生产线。
安泰创明开发出稀土系AB5型储氢合金及相关衍生合金,吸放氢动力学优异、近室温放氢温度、良好的循环稳定及其批量化制备技术,拥有年产能500吨规模化生产AB5型、AB2型储氢合金的生产线。
本文件规定了金属氢化物储氢材料的通用技术要求、试验要求和贮运要求。 本文件适用于氢气可逆储存与运输用金属氢化物储氢材料。