21世纪的终极能源镁基储氢材料大放异彩

　　国际能源转型一直沿着从高碳到低碳、从低密度到高密度的路径行进，而被誉为＂21世纪的终极能源＂的氢气是目前公认的最为理想的能量载体和清洁能源提供者。
　　在未来，氢能将是举足轻重的能源。 氢在元素周期表中位列第一，是所有原子中最小的。但这个无色无味的＂小家伙＂却是宇宙中最常见的元素，氢及其同位素占到了太阳总质量的84%，宇宙质量的75%都是氢。 而且 氢资源丰富，可以由水制取，氢供给燃料电池的产物 也 是水， 可以说， 氢不仅是世界上最干净的能源，还能实现能源物质循环利用、可持续发展。
　　当前，我国正面临着能源安全和碳排放两大挑战，在碳中和、碳达峰的目标下，必须调整当前过度依赖化石能源的能源结构 。 将氢能纳入整个能源体系中，有助于改善我国的高碳能源结构，保障能源安全。
　　目前，氢气的储运主要分为气态、液态和固态3种方式。 气态储氢较为常见 ，但气态 氢易燃、易爆、易扩散，这就给氢的储存和运输带来了很大的困难。 氢气在一定的低温下会以液态形式存在。因此，可以将氢气压缩、冷却实现液态储存 ， 但低温液态储氢不经济。氢气液化要消耗较大的冷却能量，而且必须使用超低温用的特殊容器 。 与化石能源或电力等其他非化石能源相比，由于氢能尚未很好地解决储运问题，所以一直处在 ＂ 叫好不叫座 ＂ 的尴尬境地。因此，开发新型高效的储氢材料、安全的储氢技术对氢能的开发利用至关重要。
　　含镁固态储氢系统成本接近锂电池 ， 固态储氢相对于高压气态和液态储氢，具有体积储氢密度高、工作压力低、安全性能好等优势。 因此， 固态储氢是未来高密度储存和安全氢能利用的发展方向。固态储存需要用到储氢材料，目前技术较为成熟的储氢材料主要是金属合金。储氢合金一般由两部分组成，一部分为吸氢元素或与氢有很强亲和力的元素，它控制着储氢量的多少，是组成储氢合金的关键元素，主要包括钛、镁等 ； 另一部分是吸氢量小或根本不吸氢的元素，常见的有铁、镍等。
　　这些合金材料与氢气在低温的条件下发生化学反应，氢气在其表面分解为氢原子。合金材料内部有大量细微的晶格，氢原子扩散进入到晶格内部空隙中，形成金属氢化物。想要把氢原子＂释放＂出来也很简单，只需施加一定热量，储氢材料就可以析出氢气。目前低温固态储氢材料可以存储其体积上百倍的氢气，因而其储氢密度比液氢还高。这些合金材料性能非常稳定，不会燃烧爆炸，可逆性好，重复使用不低于5000次。
　　近年来，世界各国在固态储氢应用和新型储氢材料的研发上取得了诸多进展， 我国近期 新研制的含镁储氢材料，储存容量可达每立方米110千克，远超美国能源局提出的储氢＂终极目标＂ 。 氢气变身＂固态油箱＂或改变未来能源格局 。 当固态储氢材料得到发展后，氢能利用将会有极大 的 改变。
　　未来，解决了储运难题，氢能的应用不仅 是在 备受关注的燃料电池汽车 行业 ，还包括氢能发电、工业应用及建筑应用等，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，还能够与数字化技术结合，让以固态储氢为氢源的氢燃料电池动力系统在无人驾驶、军用单兵、深海装备等诸多领域发挥重要作用。