镁既有重要的工业价值，又可实现能源循环利用。地球上能单独作为金属材料应用且资源最丰富（丰度大于1%）的元素只有铝、铁、镁三种，但从目前全球年产量来看，铝约为8000万吨，钢铁约为18亿吨，而镁却只有100万吨左右，其重要工业价值和巨大市场价值还远未释放出来。

得益于镁燃料电池关键技术出现重大突破，以镁作为循环介质，建立“镁经济”绿色循环体系，为性能优异的镁材料和镁能源的大规模推广应用扫除障碍，已成为可行。而在这一前景广阔的新领域新赛道上，中国有着得天独厚的引领优势，应高度重视并抓住难得的机遇，以在激烈的国际竞争中赢得更多发展主动权。

01、“镁”经济潜力巨大，或将深刻影响世界

镁经济”是新能源与新材料相融合的绿色循环经济。“镁经济”绿色循环产业链的源头，从原料讲是取之不尽的海卤水，从能源讲是用之不竭的可再生能源。利用镁既是工业材料又是能源载体的双重属性，“镁经济”可同时实现新能源和新材料两大产业的绿色循环、优势整合：既解决了风光电的储能难题，又将无法处理的盐化工行业废弃物苦卤“变废为宝”，变成可带动国民经济众多领域实现产业升级的重要基础材料。

“镁经济”核心产业链的绿色循环过程如图所示，简而言之是：以东部沿海/西部盐湖大量堆积的苦卤为原料，利用风光电将其电解，产生金属镁和氯气。氯气是有广泛用途的化工原料，如生产溴素、氯乙烯等，金属镁既可发展镁合金制造，也可通过镁燃料电池来发电，若是后者，产物除了清洁稳定的电能外，就是当前在全世界范围内都非常稀缺且昂贵、与高端制造密切相关的尖端材料——粒度在纳米级、纯度高达99.5%以上的氧化镁（以下简称“超纯超细氧化镁”）。

“镁经济”核心产业链的生产全过程无工业三废和二氧化碳排放，不仅让所有产物“物尽其用、可循环利用”，而且可实现三大突破，即超纯超细氧化镁在世界上首次实现工业化生产、金属镁/镁合金的生产成本和镁燃料电池的发电成本可大幅降低，这将在工业领域和能源领域引发深刻变革。

“镁经济”的两大材料突破将大大带动高端制造发展。目前纯度达到98.5%的氧化镁即称为“高纯氧化镁”，能在2850℃高温下保持优良的热稳定性、抗侵蚀性、电绝缘性、光透过性、高导热性等，因此作为高温耐热和精细化工原料，广泛用于冶金陶瓷、石油化工、国防航空、电子电器、光学仪表等众多行业的高端制造领域。镁合金是目前世界上最轻的高强度金属结构材料，比刚度和比强度显著高于钢铁和铝合金，且阻尼减振性好、导热散热性好、电磁屏蔽能力强、机加工性能优、无毒易回收，在汽车、航空航天、武器装备、轨道交通、电子通信、生物医用等领域显示出巨大发展潜力。

但是，目前高纯氧化镁和金属镁的生产工艺均存在高能耗高污染高成本的问题。国际上高纯氧化镁主要通过海水提取，化学制备工艺非常复杂，且技术被少数发达国家垄断，而我国高温煅烧菱镁矿的工艺还无法实现氧化镁98.5%以上的高纯度。“皮江法”生产金属镁在环保的压力下产能严重受限且价格波动大，制约着下游镁合金产业的大发展。中国金属镁冶炼的90%以上都采用的是被称为“皮江法”的硅热还原法，其工艺流程主要包括白云石煅烧、粉磨与压球、真空热还原等过程，以煅烧白云石为原料、硅铁为还原剂、萤石为催化剂，将白云石还原成金属镁。

“镁经济”以颠覆性的技术创新和绿色循环，让高纯氧化镁和金属镁的生产从此“物美价廉”。保守测算，金属镁的成本可比目前至少降低2/3，将带动镁合金的应用大大提速；超纯超细氧化镁比高纯氧化镁的性能更优异，以普通氧化镁的成本实现工业化生产和应用后，将极大促进高温材料的性能突破，比如可合成目前世界上还无法实现的高纯度镁铝尖晶石、开发能承受极端苛刻环境的陶瓷集成电路基板等。作为高端制造的重要基础材料，金属镁/镁合金和超纯超细氧化镁的突破，将在众多领域产生巨大关联效应。

“镁经济”为能源低碳转型和安全保障开创了新路径。“镁经济”利用风光电制金属镁，镁再通过镁燃料电池发电，产出清洁稳定的电能。镁燃料电池与氢燃料电池的发电原理相同，只是燃料不同，前者是金属镁，后者是氢气。虽然氢燃料电池的能量密度比镁燃料电池高，但氢能源的产业化一直存在重大技术难题：因为氢气非常容易泄漏和爆炸，其泄漏率比天然气高出6倍，只要环境浓度达到4%即进入爆炸区间，所以从制氢、储氢、运氢、加氢、用氢的全过程都存在重大安全风险；而且储氢运氢的成本很高，因一般碳钢会产生氢脆从而导致强度大大下降，所有管道、储罐都必须用特殊材料，目前还没有又安全又经济的技术手段。相比之下，镁能源从生产、使用到储运的全过程及长期储存都没有易燃易爆和腐蚀性问题，产业化难度比氢能源要小得多。

镁燃料电池既能量密度高，理论上是锂离子电池的15倍，又能确保安全，还没有回收利用难题，前景一直被业内高度看好，但目前包括氢燃料电池在内的所有燃料电池，都必须使用稀有贵金属铂做催化剂，从而导致资源受限、电池成本居高不下。

针对这一痛点，我国科研人员已成功开发出完全替代铂的新型催化剂，可使镁燃料电池成本至少降低60%以上，在军用和民用领域的推广也成为可行。比如，镁燃料电池能承受如挤压、穿刺、水淹等极端苛刻工作环境，非常适合做紧急状况下的应急电源、军用装备的保障电源、偏远海岛的发电站等。与目前普遍使用柴油发电机做备用电源相比，镁燃料电池可使发电成本降低50%。此外，离网充电（即充电桩设置不受电网限制）是电动汽车产业发展的重要方向之一，可有效解决电动汽车的充电难，并避免大规模集中充电对电网的冲击。镁燃料电池可采用模块化灵活部署，是实现离网充电的极佳手段，建设成本低、充电速度快，而且投资回报高（副产品是超纯超细氧化镁）、运行维护便捷。