全国首台吨级镁基固态储氢车发布点评：新兴技术应用落地，持续关注商业化进展

事项： 2022年4月13日，氢枫能源联合上海交通大学氢科学中心重磅发布世界领先的第一代吨级镁基固态储运氢车（MH-100T）。截至目前固态储氢三种主要技术路线均实现了商业化产品发布。目前国家发改委积极推进氢能技术的发展和产业化应用，在储运环节的技术突破有望加快氢能产业化进程。 国信电新观点：1）固态镁基储氢车具备高安全性、大储氢量、快充放氢、低成本等特点，此次吨级镁基固态储氢车的发布，证明了镁系金属氢化物材料在固态储氢领域的应用可行性，材料匹配合适的应用场景； 2）氢枫能源吨级镁基固态储氢车发布是继3月25日云南、广州两地首次利用光伏发电制成固态氢能并成功应用于电力系统后的又一大应用突破。3）我们预期未来还会有更多具备粉末合金制备能力的上市企业参与固态储能材料的赛道；4）储运环节的产业化有望带动制氢、加氢、用氢等其他环节快速迈向商业化。 评论： 全国首台吨级镁基固态储氢车推出 2022年4月13日，氢枫能源联合上海交通大学氢科学中心发布第一代吨级镁基固态储运氢车（MH-100T）。 该车是全国首台吨级镁基固态储运氢车。 吨级镁基固态储氢车特点： 高安全性：1）材料安全，结构稳定，不易燃烧；2）存储安全，常温常压工作压力低；3）运输安全，常温常压下可结合多种运输方式，可大规模、跨季节运输 大储氢量：目前第一代镁基固态储氢车储氢质量密度为6.4wt%，整车大小近似40尺集装箱，储氢容器数量12只，额定储氢量1吨。预计2023下半年将推出第二代产品，仅使用1只储氢容器，整体储氢容量1.5吨。 快充放氢：最大充氢速度108kg/h，最大放氢速度96kg/h，循环充放氢寿命高于3000次。 低成本：1）材料成本低，采用镁，中国原镁储量及产量均为世界第一，材料无瓶颈；2）运输成本低，相较于20MP高压氢气长管拖车运输成本下降60%；3）循环利用，设备中的镁可熔炼回收重新使用，设备达到使用寿命以后，预计残值85%。 图1：氢枫能源吨级镁基固态储运氢车（MH-100T)结构概况 图2：氢枫能源吨级镁基固态储运氢车（MH-100T)性能概况 固态储氢技术路线： 目前，金属氢化物为固态储氢主流技术路线，涉及材料包括镁系、钛系、钒系、稀土系及复合储氢合金等；其中镁系合金储氢容量大（最高可达7.6%），但放氢温度高，通常需要300℃以上；钛系、钒系、稀土系储氢合金储氢容量为1.4%-2.4%不等，放氢温度明显较镁系合金低。 此次吨级镁基固态储氢车的发布，证明了镁系金属氢化物材料在固态储氢领域的应用可行性，材料匹配合适的应用场景，能够实现固态储氢技术的应用落地。 表1：不同金属氢化物相关性能对比 镁基固态储氢技术具有安全性好、体积储氢密度大、充放速度快等优势 固态储氢合金通过金属氢化物的形式来将氢气储存在固体中，储氢密度大、安全性好。吸氢过程中，合金储氢材料吸收氢气生成金属氢化物，放出热量；放氢过程中，金属氢化物吸收热量释放所吸收的氢气。金属氢化物的储存不需要气态储运氢必须的高压条件，也不需要液态储氢要求的低温装置，常温和低压状态下就可以储存，成本低廉且安全性较好。 氢枫能源表示，吨级固态储氢车利用镁基材料作为储氢基体，储氢容量可达6.4wt%，高于高压气态70MPa下储氢容量，与低温液态技术储氢容量相当。在充放氢速度方面，该车通过合理设计，能够实现最大充氢速度108kg/h和最大放氢速度96kg/h的快速充放氢性能，有效弥补了固态储氢在充放氢速度上的劣势。 同时，该车循环充放氢寿命高于3000次，材料到达寿命后残值容量能保持85%，且储氢合金可以实现回收，运输成本可实现降低。 表2：不同氢储运方式比较 固态储氢对金属需求的分析 镁基储氢材料容量大、材料成本低，安全性高等综合优势，未来较为适合替代现有灰氢在工业领域应用。 钛和稀土系技术路线，在产业化发展初期也将在工业、交通、分布式用能等多个领域应用。我们认为镁系最具备工业大规模应用的经济性，因此未来镁金属的需求也最大。 固态储氢对镁金属需求量测算： 从需求端来看，根据国家能源局数据，2022年我国氢气产量达到3781万吨，同比增长15%，我们预测到2030年，我国氢气年产量达到6735万吨。假设2024年固态储氢在总储氢量中占比0.01%，随后渗透率逐年提升，到2031年占比达到40%，按镁基储氢占2030年新增固态储氢装置技术100%预测，2030年镁金属年新增需求量将达到约300万吨。 从供给端来看，根据中国有色金属工业协会镁业分会统计，2022年全球原镁生产总量不足百万吨，其中中国生产原镁90万吨，占全球91%。从原镁下游应用来看，41%用于生产镁合金，34%用于生产铝合金。从镁合金下游需求来看，70%用于汽车生产，20%用于3C产品。中长期来看，如果镁基固态储氢大规模应用，将提升原镁及镁合金的需求量。 表3：工业领域镁系、钛系、稀土系储氢容量测算（万吨，%） 表4：工业领域镁系金属资源需求测算（万吨，%） 表5：工业领域镁系、钛系、稀土系储氢市场空间测算（亿元） 图3：原镁下游应用 固态储氢材料端相关企业、机构进展情况 从材料端来看，目前已有多家上市公司及科研机构布局固态储氢材料研发和应用。按材料路线分类： 1.云海金属与重庆大学潘复生院士团队、氢枫能源与上海交通大学丁文江院士团队采用合作方式主攻镁基合金材料的开发与研究； 2.厚普股份与四川大学团队合作布局钛系和钒系材料研发生产； 3.圣元环保与中国有研科技集团合作攻关钛系和稀土系固态储氢材料的研发； 4.厦钨新能专注于钛系和稀土系储氢材料的开发； 5.鸿达兴业、包头稀土研究院和燕山大学分别在各自金属材料领域进行研发和攻关。 表6：固态储氢材料相关企业与研究机构介绍 固态储氢应用端相关企业进展情况 从应用端来看，永安行、九号公司相继在氢能自行车、摩托车领域推出固态储氢产品；在车端应用方面，除了此次氢枫能源与上海交通大学联合推出的镁基固态储氢车外，飞驰汽车在2019-2021年相继推出固态储氢燃料电池公交车、首款氢燃料电池牵引车、全球首台固态储氢燃料电池冷藏车等产品。4月8日，陕西省榆林市靖边县与满电未来签署《氢动力两轮车制造基地》战略合作协议。合作双方就两轮 共享业务在榆林的推进，以及在靖边建设氢动力两轮车工厂等多项事宜的深度合作达成一致。 加氢站方面，由东方电气负责承包建设的广州固态储氢项目于2023年3月25日成功并网，该项目主要用于加氢。储能方面，由中电新源联合有研工研院、佳华利道共同筹建的张家口200MW/800MWh项目将采用固态储氢方式运营，预计将于2023年年内投运。各大应用端加速落地也标志着固态氢能储运技术快速迈向商业化。 表7：国内固态储氢应用端相关公司及进展情况 风险提示： 国家宏观氢能规划政策出台的时间和发展规模不达预期；关键材料和装备国产化进程不达预期；海外专利保护纠纷； 免责声明