2．低溫液態(tài)儲氫

低溫液態(tài)儲氫技術(shù)是將氫氣壓縮后冷卻到－253℃以下，使之液化并存放在絕熱真空儲存器中。與高壓氣態(tài)儲氫相比，低溫液態(tài)儲氫的質(zhì)量和體積的儲氫密度都有大幅度提高，通常低溫液態(tài)儲氫密度可以達到5．7％。僅從質(zhì)量和體積儲氫密度分析，運輸能力是高壓氣態(tài)氫氣運輸?shù)氖�倍以上�?/p>

低溫液態(tài)儲氫技術(shù)應(yīng)用還存在一些難題有待解決。首先是液化耗電量大，把氣態(tài)的氫變成液態(tài)的氫較難，液化1千克氫氣就要消耗10－13千瓦時的電量。其次，為了能夠穩(wěn)定的儲存液態(tài)氫，需要耐超低溫和保持超低溫的特殊容器，該容器需要抗凍、抗壓，且必須嚴格絕熱。因此，這種容器除了制造難度大，成本高昂之外，還存在易揮發(fā)、運行過程中安全隱患多等問題。

圖4 液氫儲罐和儲存系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖示

液氫儲運是當前的研發(fā)重點，日、美、德等國已將液氫的運輸成本降低到高壓氫氣的八分之一左右。日本企業(yè)為了支撐液氫供應(yīng)鏈體系的發(fā)展，解決液氫儲運方面的關(guān)鍵性技術(shù)難題，投入了大量研發(fā)，推出的產(chǎn)品大多已經(jīng)進入實際檢驗階段，如日本企業(yè)開發(fā)的大型液氫儲運罐，通過真空排氣設(shè)計保證了儲運罐高強度的同時實現(xiàn)了高阻熱性。

目前，低溫液態(tài)儲氫已應(yīng)用于車載系統(tǒng)中，在全球的加氫站中有較大范圍的應(yīng)用。但是在車載系統(tǒng)中的應(yīng)用不成熟。液氫加氫站在日本、美國及法國市場比較多，目前全球大約有三分之一以上的加氫站是液氫加氫站。

雖然如此，但我國的液氫工廠僅為航天火箭發(fā)射服務(wù)，受法規(guī)所限，還無法應(yīng)用于民用領(lǐng)域。并且，受限于技術(shù)沒有成熟，國內(nèi)的應(yīng)用成本很高。航天101所在液氫的制備、儲運、應(yīng)用上都有成熟的經(jīng)驗，國富氫能和中科富海也在嘗試推廣低溫液氫技術(shù)在民用領(lǐng)域的應(yīng)用。相關(guān)部門正在研究制定液氫民用標準，車用液氫技術(shù)研究正在進行中，未來液氫將應(yīng)用在一些長途、重型商用車，以及加氫站中。

3．儲氫材料儲氫

儲氫材料主要可分為物理吸附類材料、金屬合金氫化物材料、絡(luò)合化學(xué)氫化合物材料、液態(tài)有機儲氫材料等。碳質(zhì)材料等物理吸附材料只能在較低溫度下有足夠的儲氫密度，常溫常壓下其吸氫量遠遠低于商用儲氫指標，并且制備碳納米材料技術(shù)尚不成熟；絡(luò)合化學(xué)氫化物儲氫密度較高，但材料的加氫／脫氫的可逆性、加氫／脫氫過程的副反應(yīng)等都是亟待解決的重要問題。所以目前在眾多儲氫材料中最有望突出重圍的是金屬合金氫化物材料和液態(tài)有機儲氫材料。

圖5儲氫材料的分類

（1）金屬合金儲氫材料

金屬氫化物儲氫是利用過渡金屬或合金與氫反應(yīng)，以金屬氫化物形式吸附氫，然后加熱氫化物釋放氫。當金屬單質(zhì)作為儲氫材料時，能獲得較高的質(zhì)量儲氫密度，但釋放氫氣的溫度高，一般超過300℃。稀土類化合物（LaNi5）、鈦系化合物（TiFe）、鎂系化合物（Mg2Ni）以及釩、鈮、鎬等金屬合金等都是合適的金屬儲氫材料，能有效克服高壓氣態(tài)和低溫液態(tài)兩種儲氫方式的不足，且儲氫體積密度大、安全性高、成本低等。

目前嶄露頭角的金屬儲氫燃料電池企業(yè)代表有鎂源動力、佳華利道等。鎂源動力在國內(nèi)率先實現(xiàn)了鎂基儲氫材料的產(chǎn)業(yè)化，推動鎂基儲氫材料在儲運氫系統(tǒng)和固定式電源、專業(yè)級無人機等的應(yīng)用，并與加氫站建站企業(yè)合作進行鎂基固態(tài)儲氫車的研發(fā)。佳華利道與飛馳客車合作，成功研制出全國首臺低壓儲氫燃料電池公交車，該公交車的車載儲氫設(shè)備采用固態(tài)合金儲氫技術(shù)，且其參與的全球首座低壓加氫站于2019年7月在遼寧葫蘆島投入運營。傳統(tǒng)的稀土類儲氫材料企業(yè)有北京浩運金能和廈門鎢業(yè)等，這兩家也是國內(nèi)少數(shù)進入了混合動力汽車（HEV）電池供應(yīng)鏈的儲氫材料生產(chǎn)企業(yè)。

（2）有機液態(tài)儲氫材料

有機液體儲氫技術(shù)的發(fā)展在國外如日本，由政府主導(dǎo)，8個部門一起協(xié)作，諸多知名公司如日本巖谷、豐田等都在積極參與，目前在儲氫載體的選擇上進展緩慢。

在中國已有所成就，代表是以普林斯頓大學(xué)歸國博士程寒松教授為技術(shù)核心的武漢氫陽，選用的有機液態(tài)儲氫材料為乙基咔唑。

2017年，中國揚子江汽車與氫陽能源聯(lián)合開發(fā)了一款城市客車，利用有機液體儲氫技術(shù)，加注30L的氫油燃料，可行駛200km。2019年3月1日，湖北宜都氫陽新材料有限公司儲氫材料項目一期工程正式投產(chǎn)，生產(chǎn)出第一批常溫常壓下液體儲氫材料。宜都系氫陽能源儲氫材料的生產(chǎn)基地，一期工程的建成投產(chǎn)標志著有機液態(tài)儲氫技術(shù)產(chǎn)業(yè)化邁出了實質(zhì)性一步，為該技術(shù)的規(guī)模化推廣奠定了基礎(chǔ)。

圖6．不同儲氫技術(shù)比較，來源：香橙會研究院