鉅大鋰電 | 點擊量:0次 | 2019年11月28日
鴻達興業攜手有研工程開發稀土儲氫材料技術可行嗎?
要想高效率穩定的存儲氫,就要使得同樣的存儲空間裝下更多的氫,也就是要高密度存儲氫,并且要保證存儲過程中的穩定與安全。然而,氫是所有元素中最輕的,其在常溫常壓下為氣態,密度只有水的萬分之一,因此高密度儲存氫的難度非常大。當前,氫能的存儲方式主要有低溫液態儲氫、高壓氣態儲氫、金屬氫化物儲氫和有機液態儲氫等,這幾種儲氫方式有各自的優點和缺點。其中,金屬氫化物儲氫應用少,尚處于攻克階段,國內企業正在積極探索。
7月23日,鴻達興業(002002)發布公告稱,公司與有研工程技術研究院有限公司(下稱“有研工程”)簽署稀土儲氫材料《技術開發合同》,公司委托有研工程在第一代稀土系鑭-鎳基儲氫材料的基礎上研究開發第二代稀土系鑭-鎂-鎳基儲氫材料以及第三代稀土系鑭-釔-鎳基儲氫材料,提高稀土儲氫材料的儲氫性能和儲氫容量,降低儲氫材料的生產成本。
《技術開發合同》主要內容有:1、乙方在本合同生效后30日內向甲方提交研究開發計劃,包括以下主要內容:①研發內容、技術方法和路線;②時間節點和技術目標;2、2019年12月前完成第二代稀土系鑭-鎂-鎳基儲氫材料研制及優化研究,實現儲氫容量較第一代稀土系鑭-鎳基儲氫材料(儲氫容量1.4wt%)提高20%;3、2020年6月前完成第三代稀土系鑭-釔-鎳基儲氫材料研發,實現儲氫容量較第二代稀土系鑭-鎂-鎳基稀土儲氫材料提高5%——10%并完成第三代稀土系鑭-釔-鎳基儲氫材料制備技術研發,實現制備成本較第二代稀土系鑭-鎂-鎳基稀土儲氫材料降低15%以上。
鴻達興業表示,6月10日,公司與有研工程簽署了《稀土儲氫材料開發合作協議》,本次與有研工程簽訂合同是為了進一步深入推進合作事宜,加快稀土儲氫相關技術的研發進度。
那么,鴻達興業氫能布局整體進展如何?稀土儲氫技術市場前景又如何?
鴻達興業氫能版圖
鴻達興業是我國氯堿行業的龍頭企業之一,氫氣是公司氯堿生產過程中的產品和重要原料。公司下屬子公司包頭市新達茂稀土有限公司從事稀土選礦、冶煉、分離深加工等業務,擁有稀土鑭、鈰、鐠、釹、钷、釤、銪、釓、鋱、鏑、鐿、镥等原材料優勢。公司另一個下屬子公司內蒙古鴻達氫能源及新材料研究院有限公司主要從事稀土儲氫技術、儲氫裝備的研究、開發及應用以及稀土在新材料中的應用研究等業務。
今年以來,在國家政策積極倡導發展氫能的大環境下,鴻達興業動作頻頻。2月1日,鴻達興業發布公告稱,全資子公司內蒙古烏海化工有限公司收到內蒙古自治區烏海市發展與改革委員的項目備案批復文件《投資項目同意備案告知》,同意烏海化工在烏海市海勃灣區、海南區、烏達區共計建設8座加氫站;
同樣在2月,鴻達興業與北京航天試驗技術研究所簽訂了《氫能項目合作協議》,合作范圍包括氫液化示范項目、加氫站等基礎設施、氫能相關裝備制造研發;3月,公司與北京航天全資子公司北京航天雷特機電工程有限公司簽署了《氫液化工廠設備建設項目合同》;
4月,公司與雄川氫能科技(廣州)有限責任公司簽署《氫能項目合作意向協議》,旨在氫能裝備研發制造、氫源供應、加氫站投資建設及運營等方面展開合作;5月,烏海化工在烏海市海南區海化工業園建設的第一座加氫站成功投入使用;公司與中國石化銷售有限公司內蒙古石油分公司簽署《新能源發展合作的框架協議》,以共同推進加氫站建設。
鴻達興業的本次合作方有研工程是有研科技集團有限公司(原北京有色金屬研究總院),以全部研發類資產出資設立的全資子公司。承繼有研集團直接管理的全部研發單位,擁有10個國家級中心、實驗室和研發制造基地,主要從事有色金屬新材料戰略高技術和前沿技術研發,產業化關鍵技術和行業共性技術開發,中試生產和成果孵化轉化。
在儲氫材料研發方面,先后承擔了50余項國家“863”、“973”及科技攻關項目,研制出多種具有我國自主知識產權的稀土系AB5及AB3型、鈦鐵基AB型、鈦基AB2型、釩基BCC固溶體型和鎂基儲氫材料。有研工程積累了豐富的儲氫材料與系統研發和工程化經驗,形成了從材料研制、性能測試、規模化生產到系統集成、綜合性能評價等較為完備的儲氫材料與系統研發平臺。
鴻達興業表示,本次公司與有研工程合作開發稀土儲氫材料相關技術,將充分發揮公司在稀土領域的產業優勢和有研工程在固態儲氫等方面的技術優勢,共同研發低成本高性能稀土儲氫材料,提高稀土儲氫材料性能,降低成本,將有助于推進相關稀土儲氫材料的市場化進程,促進氫氣銷售、加氫站運營等氫能源應用相關業務發展,推動公司“制氫、儲氫、運氫及氫能應用產業鏈”的建設。
稀土儲氫的利與弊
資料顯示,稀土金屬(rareearthmetals)又稱稀土元素,是元素周期表ⅢB族中鈧、釔、鑭系17種元素的總稱,常用R或RE表示。從1794年發現第一個稀土元素釔,到1972年發現自然界的稀土元素钷,歷經178年,人們才把17種稀土元素全部在自然界中找到。稀土一般是以氧化物狀態分離出來,又很稀少,因而得名稀土。
稀土不是像鐵、銅、鋁、石油這樣大量消耗的資源,而是像味精一樣稍用一點就能發揮巨大作用的戰略元素。由稀土金屬與有色金屬組成的一系列化合物半導體、電子光學材料、特殊合金、新型功能材料及有機金屬化合物等,均需使用獨特性能的稀土金屬。用量雖說不大,但至關重要,缺它不可。因而稀土被廣泛用于當代通訊技術、電子計算機、宇航開發、醫藥衛生、感光材料、光電材料、能源材料和催化劑材料等。
中國稀土金屬礦產豐富,為發展稀土金屬工業提供了較好的資源條件。公開數據顯示,中國既是全球最大的稀土生產國,也是全球最大的稀土出口國和消費國。
稀土儲氫材料中的稀土為La、Ce、Pr、Nd等輕中稀土金屬,含量為35wt.%左右。稀土儲氫材料主要有兩類:以LaNi5型儲氫合金(AB5型)和La-Ma-Ni系儲氫合金(AB3型、A2B7型),均已實現商業化應用。目前國內稀土儲氫材料生產企業有10余家,除有研工程外,還有鞍山鑫普、江西江鄔、廈門鎢業、大博文、包頭三德、鋼研科技、稀奧科、甘肅稀土、廣州有色、北京浩運、贛州華京、稀土科技等。
從化學機理來看,A側組成元素均為La、Ce、Pr、Nd、Ti、V、Mg、Ca等元素,均為氫穩定性元素,吸氫性能優良而放氫性能不好,該元素決定了儲氫材料吸氫量的大小;B側組成元素為Ni、Co、Mn、Fe、Sn、Ai、Si等元素,均為氫不穩定元素,放氫性能優良而吸氫性能不好,該元素控制著儲氫材料吸放氫的可逆性,起調節儲氫材料生成熱和分解壓力的作用。
稀土儲氫材料具有體積儲氫密度高、安全性好、運輸距離長、不需要高壓容器和隔熱容器、可得到高純氫等優點,但也有價格貴、吸收氫后重量太大等缺點。此外,由于合金氫化時,金屬晶格發生體積膨脹,脫氫時體積收縮,一般為15%-25%。由于吸氫合金本身很脆,吸氫后體積極具膨脹使其產生無數微細裂紋。在反復吸放氫操作下,合金就會變成粉末。所以如何提高儲氫合金壽命是一大難點。
從應用來看,稀土儲氫材料除用于儲氫(氫氣直接儲存與運輸介質、燃料電池供氫裝置等)外,還可用于電極材料、蓄熱材料、壓力傳動材料、氫分離材料、催化材料、儲能材料等(用途如下圖所示)。目前HEV中用的鎳氫電池是稀土儲氫材料的主要應用領域。鎳氫電池用儲氫合金作為負極,利用儲氫合金在電位變化時具有吸氫或釋放氫的功能,實現電池充放電。
業內分析認為,短期來看,稀土儲氫用于氫氣儲運,實現難度很高。鴻達興業與有研工程能否真正做好稀土儲氫具有很大的不確定性。不過,在氫能發展初期,路都是趟出來的,也不排除未來應用稀土儲氫的可能性。
事實上,鴻達興業自身也在探索多種氫氣儲運方式,除了稀土儲氫外,其還與聯合北京航天開發液氫設備與工廠,就是在探索不同于固態儲氫——液氫儲存方式。
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