固态储氢行业位于氢能产业链中游， 发展空间广阔

• 柯壮宾 2024年5月27日 来源：互联网 253 8
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我国氢能行业受限于氢气在长距离领域应用的局限性、储氢环节的安全性和经济性、长距离储运氢气的可操作性，需要低损耗、灵活性强的存储载体来支持储氢行业的发展。当前，突破氢能行业“卡脖子”的关键在于提高储氢效率和降低成本，相比气态、液态储氢，经济、高效、安全

我国氢气产量规模逐年扩大，但大量的氢气只能用于短距离消纳。根据中国氢能联盟发布的数据，2023年全国氢能产量约3550万吨，中国氢能联盟预计到2050年，我国氢气需求量将接近6000万吨，产业链年产值达到12万亿元。根中研普华统计，2023年我国氢能资源呈现出“北多南少”的特征，且我国氢气消费的最大应用依然集中在石油精炼、甲醇制取、合成氨等短距离消纳领域，交通等需要较长距离的其他领域应用市场尚处于推广阶段，氢气消费仅占比0.1%。

储存环节关系氢能使用的安全性和经济性，也是产业发展的瓶颈所在。国家能源局在2023年5月6日题为《着力破解绿氢输送难题》中指出，氢能运输网络的建设是一项系统性工程，应根据市场需求特点，合理匹配各类储运方式，逐步提高氢气储存和运输能力，为构建新型能源体系提供有力支撑。然而氢气在常温常压下具有密度小、易燃易爆等特性，因此氢储运难度较大。此外金属材料在含氢介质中长期使用时，材料由于吸氢或氢渗而造成机械性能严重退化，易发生“氢脆”现象，因此还需注意储氢材料及运氢环境，以保证氢气在运输过程中的安全性。基于氢能应用与氢能制取的区位差异，需要远距离、大容量、低损耗的氢能储运方式。氢气储运主要分为气态储运（高压气态储运和管道运输）、固态储运车、液氢槽罐车三种方式，其中高压气态运输成本随着距离的增加而大幅上升，固态储运车和液氢槽罐车的运输成本对于距离本身不敏感，在加氢站建设不完备的情况下具有长距离运输的成本优势。管道运输的成本主要来自与输送距离正相关的管材折旧及维护费用，在当前加氢站未全面普及的情况下，管道运氢受运输半径影响难以大面积铺设。

当前氢气成本过高的原因在于运输环节成本占比过大，占到总成本的30-40%，提高储氢效率和降低成本成为突破氢能行业“卡脖子”的关键。根据张轩等在《氢能供应链成本分析及建议》中的测算，以煤制氢、管道运输形式的燃料电池车为例，当运输距离突破200km时，氢能储运在氢气成本中的占比突破20%，并随着运输距离的增加而加速增长。

与气态、液态储氢相比，固态储氢经济、高效、安全，不需要价格昂贵的储氢设备，运输方便。目前主流的储氢模式分为气态、液态、固态三种，其中气态储氢通常通过压缩氢气至高压罐中实现，是目前最常见的储氢方式，但高压储存对容器的安全性和稳定性要求较高，且运输途中存在较大的损耗风险；液态储氢通过冷却氢气至其沸点以下，使其转变为液态，这种方法适合大规模储氢，但液态储氢对于能耗和储氢设备的要求均较高；固态储氢通过吸附或化合物的形式将氢气储存在固态材料中，安全性较高，并且可以在接近环境的温度和压力下进行，对能耗和设备的要求较低，运输方便。

随着固态储氢技术的逐渐成熟，固态储氢在储氢密度和本征安全性能方面优势明显，应用场景有望不断拓宽。近年来镁基、钛铁系、钒系固态储氢技术日趋成熟，示范应用取得突破，部分行业头部企业建成千吨级镁基储氢材料生产线，产业链上中下游合作加强，不断拓宽固定式、移动式细分应用场景。

固态储氢是指在一定温度、压力等条件下，利用固态储氢材料实现可逆存储与释放氢气的技术。固态储氢主要分为物理吸附储氢和化学储氢两种形式，具有体积储氢密度高、吸放氢条件温和、可逆性和循环寿命高、安全性好、供氢纯度高等特点。

国家和地方为支持固态储氢制定实施了相关标准政策，为国内市场的高质量发展提供了基础和保障。自2010年以来，国家完善固态储氢的技术标准，发布《通信用氢燃料电池固态氢源系统》《燃料电池备用电源用金属氢化物储氢系统》《镁基氢化物固态储运氢系统技术要求》，为固态储氢提供了标准化体系，同时出台政策文件《新能源汽车产业发展规划（2021-2035年）》《氢能产业发展中长期规划（2021—2035年）》等支持了固态储氢的长久发展。2022年以来，地方政府相应中央，基于中央政策，落实到具体省级、市级层面因地制宜制定地方政策，包括内蒙古发布《做好现代能源经济这篇文章做大做强国家重要能源基地》、宁夏回族自治区发布《宁夏回族自治区氢能产业发展规划》，中央结合地方共同推动产业升级和可持续发展。

由于无需原料气压缩/液化设备投入，固态储氢的运营成本相较高压与液态两种储存方式具有明显优势。根据氢储科技的测算，在实现规模化运输的条件下，当运输半径为100公里时，高压气氢的运营成本为7元/公斤，液氢为18元/公斤，镁基固态储氢为4元/公斤；当运输半径扩大到300公里，高压气氢的运营成本陡然上升，至21元/公斤，对比液氢20元/公斤，镁基固态储氢12元/公斤；当运输距离扩大到500公里时，高压气氢的运营成本已经增加到35元/公斤，液氢增加到22元/公斤，镁基固态储氢上升至20元/公斤。

图表：气态/液态/固态储氢运营成本对比

数据来源：中研普华产业研究院整理

此外，与其他固态储氢材料相比，我国镁基合金储氢有望率先获得规模化应用。镁基储氢材料体系的质量储氢密度通常为4-7.6w%，可以在常温常压下进行氢气的存储和运输，典型的固态储氢罐包括固态储氢材料、壳体、气体管道及过滤器、鳍片、金属泡沫、加热管等强化传热介质，预置空余空间等。此外，与其他固态储氢材料如镍、钛、稀土相比，地球镁元素储量丰富，尤其我国镁资源全球居首，镁年产量占全球85%以上。其次，金属镁具有比重轻、阻尼性能优、储氢量大、电化学容量高等特点，与其他储氢材料相比具有运输方便、安全性高、储氢量大、单次储运效率高、存储过程中无氢气衰减的优势。我国目前的镁基储氢方案具有储氢质量密度高、成本低、安全性强的特性，能够匹配氢气运输、氢冶金、氢储能、氢化工、分布式发电、氢内燃机交通工具等多元应用场景，相比其他储氢材料具有更广泛的应用空间。

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