[01923906]稀土合金固态储供氢系统及燃料电池应用

项目背景及创新性

我国氢能产业链基础较薄弱，尤其是在氢源的储存、运输、供应等问题，已经成为制约氢能产业发展的关键因素之一。目前，在加氢站建设过程中，其“氢库”问题也限制了其规模化发展应用。高安全固态低压储供氢材料及其储供氢装置技术被认为是加氢站理想的“氢库”解决方案之一。

尽管已报道的固态储氢材料种类繁多，但目前固态储氢材料的开发及应用仍以储氢合金为主，包括AB5、A2B7和固溶体合金等，但上述合金的储氢容量偏低或放氢条件苛刻。本成果利用丰富而廉价的钒钛资源和轻稀土资源，开发低成本的固态储氢材料体系，并通过与轻金属氢化物和复合氢化物的复合，研发温和条件下高可逆容量且易活化钛钒稀土储氢材料。针对我国地域辽阔、南北温差大的特点，重点拓展了固态储氢合金在宽温条件下（-30℃~100℃）的吸放氢性能；并采用列管式技术，开发了氢容积为2 Nm3、5 Nm3、10 Nm3、30 Nm3的适合宽温域加氢站用固态储氢装置样机。初步集成了固态储供氢&50W燃料电池发电系统，开展了相应的验证试验。

项目成果可满足我国氢能发展和氢能基础设施建设的重大需求，同时有助于我国优势的高丰度稀土资源的综合利用，促进稀土产业的平衡发展。

技术指标

材料在-30 - 100℃的广域温区固有可逆储氢容量大于180 g H2/L；可控最大放氢密度≥6.0 wt.%；复合储氢材料在-30~0℃的寒冷温区可逆储氢容量不少于额定容量的60%。

产业化前景预测

针对储氢合金材料低温和室温可逆放氢容量低的问题，利用元素替代、表面修饰等方法制备和优化复合储氢合金，提高钛钒稀土储氢材料的可逆储氢容量和放氢平台压。进一步复合具有高储氢容量的复合氢化物和轻金属氢化物体系制成新型易活化复合材料；并拓展提高了复合储氢材料的宽温（-30~100℃）适用性的吸放氢性能，为解决北方地区实际应用需求提供可靠保障。

面向加氢站“氢库”建设需求的低成本高安全固态储氢体系，利用我国优势的钒钛资源和轻稀土资源，延伸原材料产业链提高附加值；并开发了相应的固态储供氢装置，开展了固态低压固态储氢技术与燃料电池系统相结合的评价工作，有机地论证了材料——器件——发电系统集成的应用流程，为后续产品走向市场奠定了基础。