儲(chǔ)氫材料行業(yè)未來創(chuàng)新方向及常見的儲(chǔ)氫材料分析

• 郭夢 2024年3月21日 來源：互聯(lián)網(wǎng) 620 35
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儲(chǔ)氫材料是可以在一定的溫度和壓力下與氫氣發(fā)生反應(yīng)，并且能可逆吸放氫氣的一種材料。儲(chǔ)氫材料的種類非常多，主要可以分為物理吸附材料和化學(xué)儲(chǔ)氫材料。物理吸附材料又可以分為金屬有機(jī)框架和碳材料，化學(xué)儲(chǔ)氫材料又可以分為金屬氫化物和非金屬氫化物。其中，稀土儲(chǔ)氫材料市場占比高達(dá)90.55%。

常見的儲(chǔ)氫材料

儲(chǔ)氫材料的儲(chǔ)氫原理與材料的關(guān)系

儲(chǔ)氫材料的儲(chǔ)氫原理與材料本身的關(guān)系密不可分。不同的儲(chǔ)氫材料采用不同的機(jī)制來實(shí)現(xiàn)氫氣的儲(chǔ)存和釋放，這取決于材料的物理和化學(xué)特性。

首先，對(duì)于物理吸附儲(chǔ)氫材料，如活性炭、碳納米管等碳質(zhì)材料，它們主要通過大的比表面積和孔隙結(jié)構(gòu)來吸附氫氣分子。這種吸附是非化學(xué)性質(zhì)的，氫氣分子與材料表面的物理結(jié)構(gòu)相互作用，從而被固定在材料上。這類材料的儲(chǔ)氫性能與其比表面積、孔徑分布和表面性質(zhì)密切相關(guān)。

其次，化學(xué)吸附儲(chǔ)氫材料如金屬氫化物和金屬配位氫化物，它們通過金屬與氫氣之間的化學(xué)反應(yīng)來形成氫化物或配位化合物，從而實(shí)現(xiàn)氫氣的儲(chǔ)存。這種吸附涉及化學(xué)鍵的形成，因此儲(chǔ)氫量通常較大。金屬的種類、合金的組成以及材料的晶體結(jié)構(gòu)等因素都會(huì)影響到其儲(chǔ)氫能力和反應(yīng)動(dòng)力學(xué)。

此外，還有一些混合儲(chǔ)氫系統(tǒng)，如氣-固混合系統(tǒng)，它們結(jié)合了物理和化學(xué)吸附的優(yōu)點(diǎn)，通過金屬氫化物與高壓氣瓶的結(jié)合來實(shí)現(xiàn)更高的儲(chǔ)氫密度。

據(jù)中研普華產(chǎn)業(yè)院研究報(bào)告《2024-2029年儲(chǔ)氫材料產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀及未來發(fā)展趨勢分析報(bào)告》分析

不同儲(chǔ)氫方式占比

儲(chǔ)氫是氫能產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，氫氣的儲(chǔ)存方式主要包括高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫、低溫液態(tài)儲(chǔ)氫和固體儲(chǔ)氫三種方式，其中高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫技術(shù)最成熟。氣態(tài)儲(chǔ)氫是通過高壓將氫氣壓縮到一個(gè)耐高壓的容器中進(jìn)行儲(chǔ)存，具有充放氫速度快、容器結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點(diǎn)，是現(xiàn)階段主要的儲(chǔ)氫方式，已得到廣泛應(yīng)用。截至2022年，高壓氣態(tài)路線占我國氫氣總儲(chǔ)運(yùn)方案的比例約98%。此外，我國低溫液態(tài)儲(chǔ)氫和固體儲(chǔ)氫仍處于起步研發(fā)階段，應(yīng)用較少。

儲(chǔ)氫材料行業(yè)未來創(chuàng)新方向

新材料開發(fā)：繼續(xù)研發(fā)新型的儲(chǔ)氫材料，特別是那些具有更高儲(chǔ)氫密度、更優(yōu)秀的循環(huán)性能以及更低成本的材料。例如，金屬有機(jī)框架(MOFs)類儲(chǔ)氫材料具有比表面積大、孔徑可調(diào)、載氫量高等優(yōu)點(diǎn)，是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。

材料性能優(yōu)化：通過改變材料的微觀結(jié)構(gòu)、晶體形態(tài)或表面性質(zhì)，優(yōu)化其儲(chǔ)氫性能。這包括提高材料的吸氫和放氫速度，降低儲(chǔ)氫溫度，以及增強(qiáng)材料的化學(xué)穩(wěn)定性和循環(huán)壽命。

多功能化集成：將儲(chǔ)氫材料與其他功能材料相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)多功能集成。例如，儲(chǔ)氫材料可以與催化劑、電解質(zhì)或電極材料相結(jié)合，用于構(gòu)建高效的燃料電池或電解水系統(tǒng)。

智能化與自適應(yīng)性：通過引入智能材料和傳感器技術(shù)，實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)氫材料的智能化和自適應(yīng)性。例如，可以根據(jù)環(huán)境條件和使用需求自動(dòng)調(diào)節(jié)儲(chǔ)氫量，提高能源利用效率和安全性。

環(huán)境友好與可持續(xù)發(fā)展：儲(chǔ)氫材料的研發(fā)和生產(chǎn)應(yīng)更加注重環(huán)境友好性和可持續(xù)性。采用綠色、低碳的制備工藝，降低生產(chǎn)過程中的能耗和排放，推動(dòng)儲(chǔ)氫材料行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

更多關(guān)于行業(yè)的市場數(shù)據(jù)及未來投資前景規(guī)劃，可以點(diǎn)擊查看中研普華產(chǎn)業(yè)院研究報(bào)告《2024-2029年儲(chǔ)氫材料產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀及未來發(fā)展趨勢分析報(bào)告》。

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