特嗨氢能检测固态储氢系统核心检测能力发布

根据中国氢能联盟的预测，在2030年碳达峰愿景下，我国氢气的年需求量预期达到3,715万吨，在终端能源消费中占比约为5%；可再生氢产量约为500万吨，部署电解槽装机约80GW。在2060年碳中和愿景下，我国氢气的年需求量将增至1.3亿吨左右，在终端能源消费中占比约为20%。其中，工业领域用氢占比仍然最大，约为7,794万吨，占氢总需求量的60%；交通运输领域用氢4,051万吨，建筑领域用氢585万吨，发电与电网平衡用氢600万吨。

目前，氢气的储运有高压气态、液态和固态3种方式。其中，固态储氢具有体积密度高、安全性好、储存时间长等优势，被认为是最有发展前景的储氢技术。

固态储氢是指利用材料对氢气的物理吸附和化学吸附作用将氢气存储在固体材料中。物理吸附机制是指通过范德华力将氢分子可逆地吸附在比表面积高的多孔材料中。化学吸附机制中，氢一般是以离子键或共价键与其他元素结合，生成金属氢化物等材料，在一定条件下可逆地吸收和释放氢气。

金属氢化物吸/放氢原理图

固态储氢整体处于研发示范的早期阶段，近年国内陆续有以固态储氢为能源供应的大巴车、卡车、冷藏车、备用电源等问世，2022年，固态储氢项已超过了两位数。另值得一提的是，由于固态储氢多采用金属氢化物以及铝合金氢罐，使得现有固态储氢罐重量较大，当前的终端应用多集中在固定式储氢应用市场，以及对重量不敏感的小型移动式应用，如两轮车、叉车等。固态储氢未来可能是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、微型电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，固态储氢罐可以作为一种产品，可以供给售卖和补能替换。

当前主要的储氢合金有镁系储氢合金、铁系储氢合金、镧镍稀土系储氢合金、钛系储氢合金、锆系储氢合金等。单位体积的金属可以储存常温常压下近千体积的氢气，体积密度甚至优于液氢，因此金属储氢成为热门发展趋势。镁系储氢材料为市场现有最多的固态储氢材料，它作为储氢材料，具有成本低，质量分数小，重量轻的优势，其体积储氢密度可达106 kg/m³，为标准状态下氢气密度的1191倍，70MPa高压储氢的2.7倍，液氢的1.5倍，可以实现长循环寿命，便于运输，并且对环境非常友好，且材料可回收。但它的弊端也很明显，镁合金吸收和释放氢气的速度较慢，释放氢气时需要较高的温度，这直接导致成本的上升；稀土系储氢材料是人们发现最早的储氢材料之一。在通常条件下，稀土储氢合金是一种可以可逆地大量吸收和放出氢气的合金材料，具有吸氢和放氢温度温和、速率快、易活化、稳定性好和成本适中等优点。但是这类储氢材料的缺点也很多，它成本很高，而且吸收氢气后，重量变得很重，循环使用寿命退化也很严重。

不同性能的储氢材料的应用及性能对比

无论是哪种固态储氢的形式，其产品的性能都离不开几点核心的性能指标-储氢性能、充放氢速率及气密性。针对以上的核心参数，我们需要怎样进行测试呢？特嗨氢能检测（保定）有限公司一直致力于固态储氢测试能力的研究及开发，针对以上的关键技术，结合行业内检验检测标准，研发出一套针对固态储氢全产业链的测试试验，包括固态储氢的气密性试验、放氢性能试验、充氢性能试验及充放氢性能试验等试验测试能力。

特嗨氢能检测通过四年高压氢循环系统的安全运营及40万＋小时的试验实践能力，具有丰富的试验经验。基于目前固态储氢的行业发展及国内固态储氢技术的亟待发展，特嗨氢能检测不断测试研究，开发试验设备能力，通过理论分析及试验实践，已经具备上述试验的试验测试能力。

基于具体的试验案例，以循环充/放氢寿命试验为例，按照标准GB33292 6.5的要求，将500次循环分为20组，每组25个循环。

试验开展时，按照下图1中的流程图进行试验设备的搭建，PLC软件工程师按照试验要求进行PLC的逻辑编程及控制逻辑编写。通过高低温环境箱对样件进行加热/吸热，以达到充放氢的操作。

根据该标准要求，设置充压速率、压力上限（4MPa）以及循环次数（25），设置高低温环境箱的参数，保证高低温循环达到固态储氢的充放气，通过流量计去监测固态储氢的充氢含量，在前24次循环，需要保证充氢含量在额定充氢含量20%～80%区间循环。第25次充氢含量达到105%。需重复上述步骤20次，达到总共500次循环。若某个周期第25次循环的放氢容量小于额定储氢容量的85%，则停止循环寿命试验。

总体来看，特嗨氢能检测所具备的固态储氢充放氢试验，在高低温交替这种最严酷的工况下，通过控制电控比例阀的开度，满足不同充放氢速率的要求，其各项试验指标均在标准要求范围内。