黃文玉
近年來，隨著經濟全球化和人民生活水平的提高，人類對能源的需求與日俱增。能源是社會發展的推動力，目前，世界使用的主要能源為煤、石油、天然氣等。但這些均為不可再生資源，同時燃燒時會造成環境污染、全球變暖、霧霾等一系列問題，影響人們的生存環境。人類需發展新型的清潔高效能源取代傳統化石燃料。氫能作為化石燃料的首選替代品，引起世界各國密切關注，氫能應用技術正迅速發展，氫能的發展必將帶動儲氫材料行業繁榮。
氫能作為一種儲量豐富、來源廣泛、能量密度高的綠色能源及能源載體,正引起人們的廣泛關注。氫能的開發和利用受到美、日、德、中、加等國家的高度重視，以期在21世紀中葉進入“氫能經濟”時代 。氫能利用需要解決以下3個問題:氫的制取、儲運和應用，而氫能的儲運則是氫能應用的關鍵。氫在通常條件下以氣態形式存在, 且易燃、易爆、易擴散 ,使得人們在實際應用中要優先考慮氫儲存和運輸中的安全、高效和無泄漏損失,這就給儲存和運輸帶來很大的困難 。儲氫材料一類能可逆地吸收和釋放氫氣的材料。最早發現的是金屬鈀，1體積鈀能溶解幾百體積的氫氣，但鈀很貴，缺少實用價值。
目前儲氫材料研究已經取得了很多重大突破，為儲氫材料的研究開拓了新的領域。目前世界上已經研制出多種儲氫合金，按儲氫合金金屬組成元素的數目劃分，可分為：二元系、三元系和多元系;按儲氫合金材料的主要金屬元素區分，可分為：稀土系、鎂系、鈦系、釩基固溶體、鋯系等;而組成儲氫合金的金屬可分為吸氫類(用A表示)和不吸氫類(用B表示)，據此又可將儲氫合金分為：AB5型、AB2型、AB型、A2B型。
我國稀土儲量豐富，為儲氫材料行業的發展提供充足的原材料市場保證。2020年全球稀土資源儲量為12000萬噸，我國稀土資源儲量為4400萬噸，我國占全球稀土資源總儲量的36.67%，但儲氫材料成本偏高是制約其發展的一個重要因素，2020年，我國儲氫材料產量1.23萬噸，較2019年有所下降。2020年我國儲氫材料行業產量1.23萬噸，其中，稀土儲氫材料產量1.11萬噸;其他儲氫材料產量0.12萬噸。
根據中研普華產業研究院發布的《2024-2029年版儲氫材料市場行情分析及相關技術深度調研報告》顯示：
液態有機儲氫是通過不飽和液體有機物與氫進行可逆反應，即脫氫反應和加氫反應。液態有機儲氫具有儲氫量大，可重復利用，儲運安全等優點。目前，常用的有機材料是烯烴、炔烴、芳烴等不飽和有機液體，但從儲存過程的能耗，儲氫量等方面考慮，最佳的儲氫溶劑為芳烴，是一個理想的有機儲氫材料。
碳質儲氫材料具有易解吸、吸氫量大、質量輕等特點，是一種非常具有應用前景的物理吸附儲氫方式，其中活性炭儲氫最為突出。活性炭的儲氫機理是依靠材料的孔隙結構、比表面積和表面官能團。研究表明，在常壓和低溫條件下，活性炭的儲氫量與其比表面積和微孔孔容成正相關關系，孔徑在0.6～0.7nm時對儲氫量的貢獻最大，儲氫質量分數可達到6%～7%。
我國是全球稀土礦第一大生產國。根據數據顯示，截至2021年末，我國稀土礦產量為16.8萬噸，產量位居全球第一，占全球總產量60%。稀土儲氫材料上游包括稀土原材料的開采，稀土金屬的冶煉。中游包括儲氫合金粉的制備。下游主要是對于儲氫合金粉的綜合運用，有鎳氫電池、氫能儲運等領域。
我國稀土儲量豐富，為儲氫材料行業的發展提供充足的原材料市場保證。2017年我國稀土儲氫材料市場規模達到8.59億元，此后逐年下降，2020年我國稀土儲氫材料市場規模達6.9億元。目前儲氫材料中，稀土儲氫材料是唯一實現大規模商業化的儲氫材料，占據了絕大部分的市場。2020年稀土儲氫材料市場占比達90.55%，其他儲氫材料占比9.45%。
目前中國儲氫材料行業集中度較高，企業產能CR4超過50%，行業產能的集中度將隨著行業的整合度提升而提升。其中廈門鎢業稀土儲氫材料產能為4500噸/年，達博文實業稀土儲氫材料產能為4000噸/年，鑫普新材料稀土儲氫材料產能為3000噸/年。業內人士表示，從目前業界來講，固態合金儲氫是最安全、最經濟的一種主要的技術路線。而稀土合金材料在固態合金儲氫上有著優異的性能表現。
根據中國氫能聯盟預測，2025年中國氫能產業產值將達1萬億元，2035年將突破5萬億元。但同時，我國氫能研究仍主要聚焦在交通領域的應用場景，在工業等應用場景方面相對薄弱。
隨著燃料電池技術的日益成熟與發展，以氫氣為燃料的電動汽車也將迅速發展起來，這就要求必須有安全高效的貯氫系統與之相匹配。傳統的液態及高壓氣態貯氫方式由于成本、質量、體積大小以及安全性等因素限制，無法應用于車載貯氫系統。相比之下，金屬氫化物作為一種新型的能源材料，具有貯氫密度高、安全高效及環境友好等優點，將成為未來車載燃料電池的氫載體，所以儲氫材料的重點投資區域應在一線城市，尤其是新能源汽車行業地區。
未來儲氫材料研究發展的新方向是以開發安全高效的復合儲氫材料為前提，實現儲氫材料的規模化制備與可循環利用。經過國內外研究者的共同努力，相信氫能在時代中將會扮演重要的角色。
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