干货丨什么是固态合金储氢?


发布时间:

2022-06-02

自然界中某些金属具有很强的捕捉氢的能力,在一定的温度和较低的压力条件下,这些金属能够大量“吸收”氢气,反应生成金属氢化物,同时放出热量。其后,将这些金属氢化物加热,它们又会分解,将储存在其中的氢释放出来。这些会“吸放”氢气的金属,称为储氢合金。

  自然界中某些金属具有很强的捕捉氢的能力,在一定的温度和较低的压力条件下,这些金属能够大量“吸收”氢气,反应生成金属氢化物,同时放出热量。其后,将这些金属氢化物加热,它们又会分解,将储存在其中的氢释放出来。这些会“吸放”氢气的金属,称为储氢合金。

  主要类别

  常用的储氢合金有钛锰系、镧镍系(LaNi)、钛铁系(TiFe)、镁系等,其中适合车辆使用的材料主要是钛锰系。

  主要用途

固态合金储氢应用领域

  选用AB2型

  AB5材料:目前大量用于制造镍氢电池;

  AB2材料:有效储氢密度较AB5更高,适合车载储氢应用。

  镁系具有高储氢容量和多循环充放次数但需要在高温(350℃)工作,在车上难以实现。

固态合金储氢材料对比

AB2充放氢结构示意图

  高低压储氢差异

  低压固态合金AB2储氢装置单元,5MPa(约等于50个大气压),有效储氢量为8.4kg,体积376.9L。

固态合金储氢

  常规高压气态储氢罐组单元,35MPa(约等于350个大气压),有效储氢量为9.5kg,体积1295.8L。

高压气态储氢

  相同体积下,固态低压合金储氢装置和高压气态储氢罐相比

  1、压力降低为高压气瓶的1/7。

  2、可有效储存的氢气质量为高压气瓶的3倍。

  合金储氢的优势

  大幅降低运营成本

  简化加氢站建设,无需高压加压设备,减少前期投入;

  对阀体等部件要求降低,降低成本和故障率;

  氢气原料成本降低,从而降低车辆使用成本。

  压力低,确保车辆安全性

  采用合金储氢的燃料电池客车,储氢瓶内压力低于5MPa,相当于高压储氢压力的七分之一。

  储氢质量密度提升空间大

  针对日行300公里续航需求的9米公交车研发的第一台佳华利道合金储氢系统产品,通过测试显示储氢质量数据达到16.8公斤,高于研发预期,未来随着新材料研发和制造工艺的成熟,储氢质量密度有望得到更大的提升。

  更高的循环使用寿命

  实现大于5000次的循环充放,足够覆盖客车使用生命周期,降低用户运营维护成本。车辆报废后,合金可回收再利用

  储氢体积密度高

  同样体积下可有效储存的氢气质量为高压气瓶的3倍,给予车辆更大的布局空间,对于今后小型化车型的应用具有广阔的空间。

  合金储氢的劣势

  比高压储氢系统重

  以9米公交车(续航300km配置)为例,采用固态合金储氢系统将比高压储氢系统重1吨左右。

  但相对于纯电动公交车还是轻1吨以上。

  低压储氢系统造价贵

  由于固态合金储氢的罐体内部填充了大量合金,其购置成本相对高压储氢系统确实贵1倍左右(样品阶段)。

  对于车辆成本投入应考虑购置成本、使用成本及附属加氢站的基础建设投入(下图详细介绍)

固态储氢加氢站和高压气态加氢站对比
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