中国工程院院士丁文江：氢气净化储运技术研究进展

“净化储氢，杂质气体基本没有，可以直接用于燃料电池。从成本优势来讲，大概可以下降40%。” 中国工程院院士丁文江在智慧能源与绿色发展论坛上发表了重要讲话，并主题分享《氢气净化储运技术研究进展》。

专题链接：现场直播丨智慧能源与绿色发展论坛

丁文江：我是搞金属材料里面——镁，想起15年前石定寰老领导，当时科技部秘书长，那时候就安排了十五重大研发计划，有一个镁专项，镁就是金属镁的镁。那时候我在专家组，后来就开始到处参观镁行业，调查镁行业。到现在为止，中国的镁已经占了全世界90%，90%的镁都是中国的，那么多的镁都是镁的蒸汽变的，这个蒸汽能不能让它变成霜？这样一来镁就变成一个很细的镁粉，可以在其他方面发挥更大作用呢？这样一个很朴素的想法，后来就做了，一做发觉非常困难，镁的活性很强，它跟氧结合非常强，弄的不好就要爆炸。在这个时候就用了一个办法，用镁粉把氢赶走，就这么一个想法便开始做氢气的净化储氢。

大概介绍一下，第一，氢能源非常热，特别是燃料电池也非常热，但我对燃料电池不懂，我是了解氢储运是难制约氢能产业发展，一不方便、不安全；二成本高；三容量低，难以满足氢应用的需求。它应用基本上是三种应用，一个是高压态，钢瓶，液态是负258度，还有一个是固态，从这个角度来讲，镁跟氢结合，镁氢二就有应用之地。高容量、安全便捷储运氢还是世界难题，中国还是35MPa气罐，如果体积来比的话，同样的体积氢的含量最高的是固态的。到了运输成本大家可以看到，如果在100公里左右，如果用镁储氢，占了世界上90%，镁元素在地球上面基本上只要有海水就有，基本上用之不竭、取之不尽。

镁储氢的优势：重量可以占到7.6%，可以比液氢更高，体积密度每一升可以有110克的氢，储氢的压力是常压，循环特性现在已经做到接近3400，到了2400循环，就是充放氢基本上不筛减，特别有用的特性叫杂质气体，如果这个氢，因为工业用的氢经常有杂质气体，它只接受氢，其他氧化碳其他气体不要，放出来的氢就是5个9的氢，我叫净化储氢，所以杂质气体基本没有，可以直接用于燃料电池。

从成本优势来讲，大概可以下降40%，每公斤的运输成本大概是16元，如果固态储氢车是9元多一点，大概可以下降40%。如果实现了工业副产氢，用镁基固态材料来储氢，硫脱掉，可以直接充装，充装同时可以把氢气纯化，运输的时候像面粉一样基本没有危险性，成本相对更低。

可以看看国家的副产氢量很大，比方说氯碱、焦炭里面的含氢量都非常高，比方说烧碱的都有10万吨，而且大部分有的是放掉了，有的烧掉了，有50%不用了，如果把这个氢用镁储氢的办法，低成本的工业副产品的氢就会变成非常重要的途径。同时，因为刚才讲风、电，实际上氢也是个储能的手段，如果把氢储用起来的话也是一个非常客观的储能方式，把废弃不用的电用来变成氢，氢是可以随时把它储存起来。

现在这样一个事情可以看到，各种各样的氢通过电解制氢气变成镁基固态储氢。

第二，技术，技术经过十五年做出一点成果出来，做成纳米结构的储氢材料，性能非常优良，现在也可以以一吨一吨的水平进行生产，放大的话，如果将来他们特别是搞镁产，冶炼的时候就可以直接接上工艺，可以进行大批量的生产。

第三，把镁储氢成型材料可以做成一个个固态的粒子，也可以做成固态储氢原型的型材，长期循环基本上没有动力学的衰减和容量损失；

第四，释放氢非常快，不燃烧，很安全，不会造成爆炸，我们现在做了两个罐可以储50公斤的氢，正在做充放氢的实验。现在考虑的是大型储氢的储罐氢，每一辆车用我们这个材料可以装1.2吨氢气，常温常压下运输，避免储氢爆炸的危险都得到有效改良。而且更可贵是什么？这个罐基本上可以随意的搬运，而且可以多联频组，可以个性化定制，你要多大我给你做成多大的方式。特别是适合用于长距离，如果跟我们现在的钢瓶来运的话，我们大概是它3-4倍的运氢量，而且安全，而且长距离运输可以这样一种运输方式可以做到氢气更纯、距离更远、价格更低、更安全。现在运氢，氢气连隧道不让你过，一定要安全控制非常严，用这样一种方式我觉得是将来发展空间非常大。

通过这样一种方式以后，这个线下来的储氢罐可以变成加氢站，对加氢站免去高压的过程，也比较方便，直接变成运过去就是变成加氢站。两辆储运车可以2.4吨氢气，2.4吨氢气可以大概供几千辆汽车每天的用车。加氢站占地面积少，而且加氢供应的车子越多，氢气成本也比较低，因为加氢能力大大得到增强。

另介绍一下，因为我们接触的氢，在上海交通大学专门成立氢科学中心，这个氢科学中心主要是研究氢能源、氢医学、氢农学，希望实现深度融合的学科交叉，主要是关心前沿，这是今天刚刚开始，因为除了氢能源以外，氢医学现在也是刚刚开始风行，在座的大家知道，人的老化是一个氧化的过程，它氧化了以后大家知道抗氧化吃维生素D6、维生素E，最好的抗氧化就是氢，氢对人体来说非常重要，全世界搞了一个现在新兴起来的医学，叫氢医学，这个氢医学提了这样一个口号，叫没有氧活不了，没有氢活不好，就是这样，所以叫氢医学。氢农学，通过含氢的肥料加到农作物上面去，这个农作物的根系就会非常发达。非常发达以后，这个植物免疫功能也得到有效提高，也可以进一步，甚至于不用农药，或者是极少量的农药都可以用，这个就是我们做的氢科学。

我的报告到此为止，谢谢大家！

（发言为北极星太阳能光伏网根据速记整理，未经本人审核）