固态金属储氢具有储氢密度高、运行压力低、安全性好等优点，被认为是今后较具前景的储氢方式之一。2022年以来，固态储氢发展呈加快趋势。

一、固态储氢的发展在迅速升温

氢能储运作为氢能产业的中间环节，对氢能的商业化运营极为关键。现有的氢储运方式主要有高压气态储氢、低温液态储氢、固体材料储氢及有机液体储氢四种。在氢能储运亟待降本增效的背景下，固态储氢既能大幅提高体积储氢密度，又可以保障氢气的安全应用，这两方面的优势吸引了多家企业入局：

氢储能源是上海交通大学材料学院丁文江院士团队与氢枫能源共同建立的高科技企业。2022年4月，氢储科技的首条镁基固态储氢装置生产线在河南新乡高新区氢能产业园建成并投产测试。此外，氢储科技还计划建设6条镁基固态储氢设备、储氢装置生产线，全部达产后，可年产镁基固态储氢设备约720套。8月，圣元环保与淮南市煤化工园区管委会就圣元绿能固态储氢系统活化及应用项目签订合作协议，计划在淮南市煤化工园区投资建设绿能固态储氢系统活化及应用等4个项目，其中包括建设钛-铁系固态储氢材料及模块活化生产线。10月，厦钨新能拟投资1亿元设立全资子公司厦门厦钨氢能科技有限公司（简称“氢能公司”）,并拟向氢能公司以1.6457亿元协议转让公司所持有的贮氢合金材料相关业务资产。

同样在10月，厚普股份表示，公司低压固态储氢装备进入合金试生产阶段，这款低压固态储氢装备是基于钒基固态储氢合金技术新拓展的储能产业路线。产品应用方面，目前采用固态储氢技术的产品主要应用于两轮车。5月，安泰创明在深圳顺利投运使用1L 固态储氢瓶的氢能外卖车，每次充氢110克，续航里程长达 120 公里；当月，创明（韶关）研究院也推出了“氢哇出行”氢能两轮车，该款氢能两轮车采用安全高能量密度固态储氢材料为氢源。9月，永安行氢能自行车Y400正式上市，该车型采用了额定功率为300W的燃料电池系统及低压AB5合金固态储氢装置；10月，攀业氢能25辆氢能共享两轮车正式试运营，该型号氢能共享两轮车采用金属氢化物固态储氢技术，具有充放氢压力低、安全性强、体积储氢密度高等优点。此外，固态储氢也被应用到叉车中。2022年4月，一款搭载固态金属储氢燃料电池叉车新品发布，是全球首款固态金属储氢技术与工业叉车相结合的实质性应用产品。

整体来看，固态储氢的发展在迅速升温。

二、 国内外应用现状

固态储氢是基于氢气与储氢材料间的物理或化学变化，形成固溶体或者氢化物，从而实现氢气的存储。固态储氢材料包括物理吸附和化学吸附两类，其中固态金属储氢(合金储氢)材料是目前化学吸附材料中最为成熟的。

国外应用现状

美国早在 20 世纪中期就开始金属氢化物的研究。1968 年 Philips 实验室即制备出金属氢化物LaNi5，并应用于镍氢电池。日本自 20 世纪 70 年代。开始固态金属储氢研究。1996 年丰田推出首款搭载固态储氢系统的燃料电池汽车，2001 年其新一代固态储氢燃料电池车 FCVH-2 行驶里程可达 300 km。澳大利亚 Hydrexia 公司于 2015 年开发了基于镁基合金的材料，单车储运氢量 700 kg。2020 年澳大利亚新南威尔士大学与 LAVO 合作，推出 40 kW·h 的氢备用电源，采用低温型储氢合金作为介质。

国内应用现状

国内关于固态金属储氢的研发及商业应用方向突出两类技术，分别为镁基储氢材料和钛锰系储氢材料技术。

(1) 镁基。镁的微观结构孔隙能让氢以原子的形式储存其中，具有较高的储氢能力，质量储氢密度可达 7.6%。镁合金中的氢释放速度可控性好，保证了利用的安全性[5]。目前，基于上海交大技术的氢储(上海)能源科技有限公司已完成镁基储氢材料的研发，并于 2022 年 4 月投产测试首条镁基储氢生产线，其镁基大容量固态储氢运输车的最大装载量为 1.2 t 氢，是常规长管拖车的 4 倍。

(2) 钛锰系。诸多储氢合金材料中适用于汽车的是钛锰系材料。基于有研科技集团研发技术并由深圳市佳华利道公司开发的 20 kg 钛锰储氢系统，已成功应用于佛山飞驰汽车科技有限公司 9 m 氢能公交车。该车满载模式下百公里氢耗为 4.77 kg，在5 MPa 低压加氢条件下，15 min 即可加满。

三、固态金属储氢应用场景

固态金属储氢的加氢站应用场景主要有两个：一个是高温析氢的镁基合金材料，应用于大容量固态储氢运输；另一个是常温析氢的钛锰系合金材料，应用于燃料电池汽车。两者在加氢站及其上下游氢能储运方面，均具有良好的应用场景。

对比常规的高压气态储氢，采用固态金属储氢技术后的加氢站在工艺设备、建设用地、建站投资和运行成本方面具有自己的特点。

1、工艺设备

固态金属储氢加氢站的工艺设备更简约，有利于氢产业的商业化推广。车载金属储氢容器工作压力低于 5 MPa，加氢站可通过拖车和加氢机直接为燃料电池汽车加注，无需增压，站内储氢容器的设计压力也可降低，从而可省去高压气态储氢中最复杂的压缩机及其高压储氢容器。两者的主要设备对比见表 2。

2、建设用地

加氢站的安全间距直接影响其站点规划布局，日益紧张的城市用地也制约了加氢站的推广。高压气态储氢由于储氢效率的限制，设施占地面积较大，直接影响选址布局和安全性。采用固态金属储氢后，储氢效率得以提升，储氢压力大幅降低，选址受周边环境限制影响减小，尤其在针对既有油气站增设加氢的场景时，节省了用地面积，普及性更好。

3、建站投资和运行成本

加氢站的建站投资主要集中于设备费用，其中高压气态储氢中的压缩机、储氢容器费用占比较大，分别为 20%和 13%，但该设备在金属储氢加氢站中可以得以节省。如国内某在建的金属储氢加氢站，其总投资为 300 余万元，对比高压气态储氢加氢站普遍 1 000 万元以上的投资，大幅降低了投资金额。

另外，固态金属储氢在上游运输环节的单次运氢量大、单位运输成本低，并在加氢环节省去了压缩机电耗，故在运行成本方面也有其优势。

综上所述，固态金属储氢技术在加氢站及其上下游的多元化应用场景，是对现有高压气态储氢体系的有益拓展和补充，具备广阔的应用前景。

四、产业链进展及市场前景

发展升温背后，固态储氢材料、储氢系统等环节的商机显现，当前国内的固体储氢材料及储氢系统发展处于怎样的水平？未来的发展方向怎样？

完整的储氢系统单体，包括储氢合金、外壳、阀门、配管管路、内部结构和其它附属装置。由一系列固态储氢模块按照一定设计固态储氢系统，包括固态储氢模块、箱体、监测单元和其它附属装置。

材料及关键部件方面，固态储氢的工作压力低，安全性能好，所以氢化物储罐、阀门、配管管路等附属装置的研发生产难度较低，企业可以采用自行研发生产或采购的形式实现配套；目前储氢合金材料的研发和固态储氢系统控制集成仍是主要掣肘，且金属氢化物储氢存在多种技术路线，根据金属的化学特性和应用场景特点，发展出了低成本、易推广的钛铁材料固态储氢，以及储氢性能、充放性能优越的镁基材料固态储氢等主要路线。

“我们经过多方面考量选取了AB₂钛基材料固态储氢，在车用领域的成本上、系统集成上具备优势。”佳华利道技术总监刘洋成表示，目前该公司自主知识产权的4.5T固态储氢燃料电池冷藏车已经交付。

技术发展方面，一方面是金属氢化物储氢材料的技术有待成熟，如重量储氢率、可逆性等；另一方面，尽管储氢合金本身的体积储氢密度很高，但组成储氢系统后的加热和冷却都是通过在储氢罐内部设置换热管道实现，换热管道中的介质流经不同位置的热交换将影响储氢合金的反应速率，因此储氢系统的对吸放氢温度、吸放氢速度、吸放氢循环等的控制提出了较高的要求。如何优化储氢材料性能及储氢系统的控制管理是入局企业的研发重点。

“未来固态储氢可能是将来非常大规模的储能的方式，不仅可以作为建筑热电联供电源、微网的可靠电源与移动基站的备用电源，可以安全地进行长期存储，也可以快速进行调峰。移动应用领域，固态储氢罐可以做为一种产品，供给售卖和补能替换。”业内人士推断。

整体看来，固态储氢高密度高安全的优势明显，随着氢能行业及企业对该领域的关注度加大，固态储氢有望在实际应用中不断完善技术，助推氢能行业多元化储运体系实现。

文章来源： ​高工氢电，DT新材料，高工氢燃料电池