标志性进展评选是《节能与新能源汽车技术路线图2.0》年度评估工作的重要组成部分。2023年8月,中国汽车工程学会氢能与燃料电池汽车研究中心(以下简称“氢燃中心”)组织开展氢能与燃料电池汽车领域的标志性进展技术征集工作,共收到15家企业提报的22项技术,其中整车企业提报6项、汽车零部件企业提报13项、氢能供应企业提报3项。经评估专家委员会评审,最终选出5项技术作为“2023年度氢燃料电池汽车领域标志性进展”。
一、技术背景
在多种氢能储运技术中,固态储运氢拥有体积密度高、压力低、安全性好、可长期存储、可与应用场景耦合实现能耗降低等优势,是较为理想的氢气规模储运方式。氢化镁是一种高容量储氢材料,理论质量储氢密度高达7.6wt%,我国镁金属储量和产能较高,因此开发高性能轻质镁基合金储氢材料对于氢经济发展具有十分重要的战略意义。
目前固态储运氢技术尚处于产业化初期阶段,仍需着力开发高性能固态储氢材料及其规模化低成本制备技术、发展大容量固态储氢装置以及与应用场景耦合的集成技术,从而实现高效安全固态储运氢,推动整个氢能产业高质量发展。
二、技术原理
新型镁基固态储运氢技术是基于镁基储氢合金材料的可逆吸放氢反应(Mg+H2↔MgH2),通过导热油控制储氢装置内储氢合金的温度,结合氢气压力控制,实现镁基固态储氢装置的可控吸放氢过程。
三、技术描述
氢枫能源建立了大容量流体换热式镁基固态储运氢装置的氢热耦合数学模型,突破了大容量镁基固态储供氢系统氢热耦合集成技术,实现了全球首台镁基固态储运氢车的开发与应用。镁基储氢材料生产方面,采用了混料、气体保护感应熔炼、快速凝固、切削制粉等一系列关键生产环节,形成多孔块体镁基储氢材料的大规模生产与加工关键技术,开发新型镁基储氢材料规模稳定生产工艺,形成年产百吨生产能力。镁基固态储氢车可以实现储运氢装置的轻量化、大容量设计,将前端制氢装置产出的氢气储存起来,并经过放氢过程后,通过增压系统,为后端加注装置以及氢燃料电池提供稳定可靠的氢气需求。通过本产品和技术可实现氢气的长距离、常温常压安全储运的模式,并具备大容量、高密度、可长期循环储放氢的能力,从而代替现有长管拖车来进行面向加氢站或已有工业客户的氢气运输,大幅降低氢气的储运成本。
四、技术优势
氢枫能源固态储氢技术团队基于改进的Mg-Ni固态储氢装置的氢热耦合模型,开发了一套固态储氢装置设计与模拟仿真方法,开展了储氢材料的高导热高密度装填以及装置轻量化设计,研制出世界首台吨级镁基固态储运氢车(MH-100T),该储运氢车在研发过程中形成大功率固态储供氢系统的热管理成套装备,开发热-氢安全联动的自动控制技术,实现镁基固态储氢装置的可控加热与快速放氢,并设计储运氢装置运输过程的框架结构,最终研制出单车运氢1000kg的大容量镁基固态储运氢车,实现氢气的规模安全储运。该储运氢车材料循环寿命≥3000次,材料质量储氢密度≥6.4wt%,放氢纯度达到99.999%,实现了氢气的大容量、高安全、常温常压灵活储运,应用于氢交通、氢化工、氢冶金、氢储能等领域的大规模氢储运。
五、知识产权
累计已授权镁基固态储氢技术相关中国发明专利10项;累计已授权镁基固态储氢技术相关中国实用新型专利32项;累计已授权镁基固态储氢技术相关中国外观专利9项;累计已授权镁基固态储氢技术相关海外PCT专利24项;累计授权36项商标注册。
六、公司介绍
上海氢枫能源技术有限公司专注于国家能源安全战略和双碳核心技术的新型储能技术研发,并致力于新型镁基固态储氢产品的规模化应用。氢枫能源以镁基固态储氢技术为核心,该技术拥有30多年的研发历史,是专为加氢站、氢冶金、电网级储能、氢贸易等场景量身定制解决方案。它具备较高的安全性、绿色环保、低成本制备、长时间储能和灵活配置等优势。多地的镁基固态储氢材料和装备生产基地为镁基固态储氢产品的规模化应用奠定了坚实的产能基础。通过大规模的示范推广,不断降低产品成本,氢枫能源将能够为市场提供具有高价值和更普惠的产品。公司成立至今,荣获国家级专精特新小巨人企业、高新技术企业、上海市专精特新企业、上海市独角兽(培育)企业等多项荣誉资质。