
2023年12月23日,做为2023年中国宝武“12·23”公司日活动——宝武科技创新大会的重要环节,中国宝武两个重大创新项目同时举行启动仪式。随着中国宝武党委书记、董事长胡望明在宝武大厦主会场先后下达指令,位于宝钢股份湛江钢铁的宝武首座百万吨级氢基竖炉点火投产,位于安徽青阳的宝镁年产30万吨高性能镁基轻合金及深加工项目、镁生产线热负荷试车。
两大创新项目看似隔行跨界并不相关,其实有着内在的关联,同时举行启动仪式可看成是一种遥相呼应,是中国宝武集团发展绿色钢铁和新材料产业重大战略的统一部署和协调行动,是其打造新型产业链布局,耦合发展的重要体现。产业界人士应该能从中看到积极信号,看到重要的产业风向和市场导向。


宝镁项目是宝钢金属、宝武镁业共同打造“中国镁业”的里程碑项目,镁生产线热负荷试车标志着安徽宝镁年产30万吨高性能镁基轻合金及深加工配套项目实现了由建设转向试生产的重大跨越,为2024年投产奠定了坚实基础。

湛江钢铁项目点火投产,标志着国内首套百万吨级氢基竖炉正式投入工业化运营,更标志着以宝武为代表的中国钢铁工业即将开启探索零碳绿色转型发展的崭新篇章。

氢能是最具发展潜力的清洁能源之一。与传统碳冶金相比,氢冶金以氢气为燃料和还原剂,可以使炼铁摆脱对化石能源的依赖,从源头上解决碳排放问题。在宝武碳中和冶金技术路线图中,将氢基竖炉为核心的氢冶金工艺确定为碳中和冶金技术的重要路径之一。据测算,该项目对比传统铁前全流程高炉炼铁工艺同等规模铁水产量,每年可减少二氧化碳排放50万吨以上,相当于在湛江再造一个500平方公里的森林。
区别于国际上采用天然气制备还原工艺气体的常规手段,项目采用了宝武全球首创的“氢冶金电熔炼工艺”(HyRESP),通过贯通富氢气体净化、氢基竖炉还原、二氧化碳捕集、直接还原产品冷却等绿色短流程,形成“直接还原焦炉煤气精制”“工艺气体灵活调配”“冷态直接还原铁产品处置及应用”等系列领先技术的创新应用,为后续自主集成并开发全氢冶炼技术积累经验,形成自有知识产权的低碳冶金工艺技术,对钢铁行业绿色低碳发展意义重大。

低碳冶金技术的进步决定了未来世界钢铁的竞争态势。2021年11月18日,在首届全球低碳冶金创新论坛上,宝武公布了低碳冶金技术路线图,提出了碳中和冶金技术发展的六条技术路径,把氢基竖炉为核心的氢冶金工艺作为重要的技术路径之一。宝武还明确将聚焦富氢碳循环氧气高炉流程和氢基竖炉流程这两个技术方向持续发力,并以此为基础打造宝武的零碳工厂,为社会提供更多的低碳和零碳钢材,推动钢铁行业绿色低碳转型发展,实现绿色低碳引领。
氢基竖炉建成后,湛江钢铁将积极探索“氢基竖炉+高效电炉”零碳生产高等级钢板的冶金技术,利用南海地区光伏、风能配套上“光-电-氢”“风-电-氢”绿色能源,并通过碳捕集、森林碳汇等实现绿氢全流程零碳工厂,打造钢铁行业绿色低碳新标杆。
2023年12月26日,宝武镁业披露投资者关系活动记录,特别回答了投资者有关镁基固态储氢的相关问题。宝镁表示,镁基固态储氢材料作为未来国家氢能战略的重要组成部分,镁是所有固态储氢材料中,储氢密度最高的金属材料,达到气态氢密度的1000 倍,液态氢的1.5 倍;同时镁储氢是常温常压,可大幅降低成本,且安全性也远高于高压气态和液态储氢。
宝武镁业表示,在镁储氢方面持续加大研发和建设投入,与上海交通大学、重庆大学等多家科研院所机构均有深度合作。镁储氢有广泛的应用场景,例如钢厂通过固态储氢可以极大提升用氢的安全性,并能实现规模储存与运输,还能有效利用钢厂的余热供能,将极大推动钢铁从碳冶金走向氢冶金发展。按钢厂年 100 万吨氢冶金估计,需要10万吨储氢量,对应需要镁基储氢材料约 6000 吨,拓展到亿吨宝武,将产生60万吨镁基储氢材料的新增需求。镁基固态储运氢车可根据场景需求组合达到更高容量的氢气储存能力,以及进行氢气的大规模、长距离运输。宝镁表示,目前公司镁基储氢材料目前已经出产品,在给客户试用,试用结束后会形成订单。
另据消息,2023年4月11日,“2023年镁产业链与镁市场论坛”在安徽省巢湖市举行。会上,重庆大学、宝钢金属、宝武镁业三方共同签署《中温高密度低成本镁基固态储氢材料产品的研发及中试》项目技术开发协议,正式开启了镁基储氢材料研发和制备的进程,项目组将通力合作,通过补链强链延链,强力推动镁产业创新发展,成为校企“产学研用”协同创新的典范。在新一代前沿性储能材料领域,中国在国际上有显著的技术基础和优势。重庆大学国家镁合金工程技术研究中心建有世界上最大的镁电池研究团队和镁固态储氢团队,开发的多种镁离子电池和镁储氢材料的主要指标均处于国际前沿。上海交通大学等单位在钠电池的发展中成绩显著,多款钠电池的技术指标处于世界领先水平,镁固态储氢工程化也正在积极推进。北京有色金属研究总院等在稀土固态储氢方面已开始规模产业应用。广东省科学院、广东省国研公司、重庆大学、中国汽车研究院等在新一代储能装备与检测技术等方面也已有一定的工作基础。

2023年国际镁协(IMA)第80届世界镁业大会会议期间颁发了2023年国际镁协优秀奖。其中,备受瞩目的2023年国际镁协未来技术奖被授予中国镁合金研发机构。由上海交通大学氢科学中心、重庆大学国家镁合金材料工程技术研究中心、上海氢枫能源技术有限公司、上海镁源动力科技有限公司共同开发的“镁基固态储氢材料与系统”获此殊荣。中国工程院院士、国家镁合金材料工程技术研究中心名誉主任潘复生出席颁奖仪式并领奖。上海交通大学邹建新教授作为项目获奖代表在线上作了题为“Is Mg the Key to the Hydrogen Energy?”的发言,阐述了镁储氢材料的技术进展及其对于推动氢能产业发展的重要作用,引起了与会者的共鸣,反映了当前业界对镁基固态储运氢技术支撑双碳目标实现的高度期待。

国内镁基固态储运氢产品商业化也已经取得进展。2023年4月13日,上海交通大学氢科学中心和氢枫能源联合主办的第一代吨级镁基固态储运氢车(MH-100T)产品发布会在上海举办。10月18日,氢枫(中国)全球首批镁基固态储运氢车交付。公司宣布将形成万吨级镁基固态储氢材料生产线,具备年产上千套镁基固态储氢装置、加氢设备以及定制设备的生产能力。在丁文江院士、邹建新教授等团队核心成员的带领下,研发团队依托上海交通大学氢科学中心、轻合金精密成型国家工程研究中心等平台,联合相关企事业单位共同攻关突破了免活化、高吸放氢动力学性能、长循环寿命镁基储氢材料的批量制备难题,建成了年产10吨级氢化镁粉体和100吨级多孔镁基储氢合金块体材料的生产线;采用氢热耦合模型优化设计,研制出了目前全球最大的镁基固态储运氢罐单体原型,经第三方测试,12 h内吸氢量超过75 kg,12 h内放氢量可达71 kg,基于此设计开发出了全球首个吨级镁基固态储运氢装置,该装置为40尺集装箱大小,箱体总重32.5吨,其中装填镁合金材料14.4吨,最大储氢量1.03吨,其运氢量约是目前主流20 MPa高压长管拖车的3倍以上,且可常温低压存储和运输氢气,具有安全性高的特点,可用于加氢站、氢冶金、氢化工、储能等领域的氢气储存与运输。
氢枫(中国)表示,镁基固态储运氢产品可根据场景需求组合达到更高容量的氢气储存能力,以及进行氢气的大规模、长距离运输。产品已获得中国船级社罐式集装箱检验认证,将以增强的安全性、更大的存储容量、更高的氢气纯度及更长的寿命,提供高效、安全的氢气储运方案。

在产业政策层面,2023年12月29日,国家发改委发布《产业结构调整指导目录》(2024年本),明确将与氢能相关的系列项目列为鼓励类项目,包括:氢能、风电与光伏发电互补系统技术开发与应用,高效制氢、运氢及高密度储氢技术开发应用及设备制造, 加氢站及车用清洁替代燃料加注站,固态储氢、储氢材料。这些项目的加快推进,必将将为镁基固态储氢和储能产业链带来广阔的应用场景和市场机遇。
同日,工信部等八部门发布《关于加快传统制造业转型升级的指导意见》。《意见》要求,要推进产业融合互促,加速培育新业态新模式。要促进行业耦合发展,推进石化化工、钢铁、有色、建材、电力等产业耦合发展,推广钢化联产、炼化集成、资源协同利用等模式,推动行业间首尾相连、互为供需和生产装置互联互通,实现能源资源梯级利用和产业循环衔接。《意见》还对国家相关部门将陆续出台配套政策支持传统制造业的转型升级做了具体部署。
2023年8月,工信部等七部门联合印发《钢铁行业稳增长工作方案》,也对氢冶金发展给予引导和支持。《方案》提出,要加大对氢冶金、低碳冶金等低碳共性技术中试验证、产业化攻关的支持力度,对符合条件的低碳前沿技术产业化示范项目研究给予产能置换政策支持。对于低碳冶金、氢冶金、环保绩效达到 A 级且能效水平先进的电炉炼钢、承担关键技术攻关等符合高质量发展方向的钢铁项目不纳入“两高一资”项目管理。
中国工程院院士、国家镁合金材料工程技术研究中心名誉主任潘复生在两会期间和多个会议上都大声疾呼,加快推进新型储能材料与装备发展迫在眉睫。潘院士认为,在氢气制造、储存运输和应用3个环节中,氢气的高效安全储存运输已成为制约氢能应用的重大瓶颈,导致供氢端氢气产能过剩而应用端氢气供应严重不足,原因之一是氢气目前无法长途大规模运输,有关部门严格规定氢气运输车运输距离不能超过200km,并且有不能过隧道等限制。其中的限制性瓶颈技术就是关键材料。固态储氢材料是重要发展方向,其中,镁合金固态储氢是最有潜力的新型储氢材料之一,矿产资源极为丰富,其产品可以实现从高压气态储氢、低温液态储氢向固态常温常压储氢的突破性转变,安全性大幅度提升,并且储氢密度是稀土固态储氢的3~5倍,是一项颠覆性技术,市场容量可达几千亿元。
潘复生院士还提出,发展新一代高效环保安全电池材料和电池产品已成为电池产业发展的重点,对储能产业和电动汽车的发展至关重要。电池是目前主要的动力电源,也是仅次于抽水储能的储能途径。目前使用量最大的是锂电池,已成为工业应用和人们日常生活的必需品。但锂电池存在着资源短缺、成本高、环境污染严重、安全性较差等问题,特别是战略资源短缺是国家安全问题,频繁发生的电动车爆炸和储能电站爆炸事故直接影响人民群众的健康和安全。电池能量密度越高政府补贴越高的政策又导致部分电动汽车单纯追求高能量密度,但能量密度越高安全性越差是目前锂电池很难解决的问题。发展新一代高效环保安全电池已成为全球电池产业发展的重点。其中,镁电池、钠电池等具有高效、安全、资源丰富等特点,一旦技术突破,将是电池工业的突破性变革,市场容量巨大。
潘复生院士认为,没有新一代储能材料的发展就不可能有新一代储能技术,要把新型储能材料的发展作为重中之重。他建议有关部门加大整合力度,发挥制度优势,突出中国以镁为代表的战略资源优势,加大对颠覆性前沿性新一代储能材料与装备技术的开发投入。
综合上述信息,由此看来,湛江钢铁百万吨级氢基竖炉工业化运营,安徽宝镁30万吨高性能镁合金项目陆续投产,宝武镁业镁基储氢材料项目的投产,国内相关单位在镁基储氢储能产业化商业化方面的进展,加上资本市场关注和资金加持,将形成产学研、上下游协同创新的极大合力,构成一个新的氢能-镁基材料-镁基储氢运氢-氢冶金的产业链和产业生态圈,为新能源产业发展和传统产业绿色转型开辟一条新的中国路径,提供一个高效解决方案,助力低碳经济发展和双碳目标实现,也为我国有资源优势的金属镁产业开辟新的规模化市场。并且,还可能开辟更大的国际市场。氢冶金与镁基储氢、镁基储能,都将厚积薄发,未来可期,让我们拭目以待!