氫能作為一種清潔且應用場(chǎng)景豐富的可再生能源，被認為是解決人類(lèi)能源危機和可持續發(fā)展的有效方式，未來(lái)將在“雙碳”目標實(shí)現過(guò)程中發(fā)揮重要作用。氫氣儲運，作為氫能產(chǎn)業(yè)鏈的重要一環(huán)，其安全性、成本及效率是當前氫能大規模應用需要解決的關(guān)鍵問(wèn)題
鎂基固態(tài)儲運氫技術(shù)，具有高儲氫密度、高安全性、高純度釋氫、可長(cháng)時(shí)間儲存等性能優(yōu)勢，并且我國鎂資源十分豐富，因此成為突破當前氫氣儲運瓶頸的有效途徑。
今年以來(lái)，鎂基固態(tài)儲氫發(fā)展呈加快之勢。據報道，由上海氫楓能源技術(shù)有限公司與上海交通大學(xué)氫科學(xué)中心聯(lián)合主辦的“噸級鎂基固態(tài)儲運氫車(chē)發(fā)布會(huì )”，將于2023年4月13日在上海市嘉定區上海汽車(chē)會(huì )展中心舉辦，屆時(shí)中國工程院院士、上海交通大學(xué)氫科學(xué)中心主任丁文江院士及其團隊、多位行業(yè)院士專(zhuān)家及政府領(lǐng)導等將共同出席本次會(huì )議。
圖源氫楓能源
此外，3月26日，央視財經(jīng)頻道《中國經(jīng)濟大講堂》特邀中國工程院院士、上海交通大學(xué)氫科學(xué)中心主任、中國有色金屬工業(yè)協(xié)會(huì )鎂業(yè)分會(huì )副會(huì )長(cháng)、文鎂輕量化應用研究院首席科學(xué)家丁文江精彩解析《固態(tài)儲氫 前程在“鎂”》。
人物介紹
丁文江
中國工程院院士，氫合金精密成型國家工程研究中心主任、上海交通大學(xué)氫科學(xué)中心主任。潛心研究前氫合金材料40年，帶領(lǐng)團隊創(chuàng )制的鎂稀土合金在航空、航天、醫療、能源等領(lǐng)域大放異彩，在鎂基固態(tài)儲氫材料基礎研究、應用開(kāi)發(fā)、工程化研究和技術(shù)轉移等領(lǐng)域實(shí)現了多項突破，為解決氫能利用中的儲存運輸難題提供了建設性方案，曾榮獲國家技術(shù)發(fā)明一等獎，全國優(yōu)秀科技工作者等榮譽(yù)。
氫是自然界的能源之母，綠色低碳轉型的重要載體，因其清潔、高效、可持續，氫在新能源發(fā)展中被寄予厚望。
由于氫氣通常以氣態(tài)形式存在，且易燃易爆易擴散，導致常溫常壓下氫氣的儲存和運輸存在很多現實(shí)難題。
目前市場(chǎng)上常用的高壓氣態(tài)儲氫和低溫液態(tài)儲氫成本高、能耗大，大規模應用存在很多障礙。能否另辟蹊徑，找到一種新辦法，讓氫儲運成本更低？安全性更好？更適合規?；瘧眯枨?？
我國科研人員經(jīng)過(guò)長(cháng)期攻關(guān)，找到了一個(gè)新方向，用固體形式來(lái)存儲氫氣，他們從鎂材料中發(fā)現了機會(huì )，制備出了一種神奇的合金材料，這種材料不僅讓氫進(jìn)出自由，還能對氫進(jìn)行凈化，讓氫以固體形式留在了鎂基材料中，從而使得存儲和運輸的量更大、成本更低、安全性更高。
目前這項固態(tài)儲氫技術(shù)在交通、風(fēng)電、冶金等領(lǐng)域已開(kāi)始逐步探索應用，這種神奇的合金，為什么能有效破解氫能儲運難題？在研發(fā)的道路上，他們經(jīng)歷了怎樣的曲折才最終找到了這條“金光大道”。
在能源結構向低碳清潔、綠色轉型過(guò)程中，還需攻克哪些難關(guān)才能實(shí)現“氫”裝上陣？
中國工程院院士、上海交通大學(xué)氫科學(xué)中心主任丁文江：
在能源轉型的過(guò)程當中，氫是一個(gè)不可或缺的角色，這樣的一個(gè)能源離真正進(jìn)入還有很大的距離，那么它的距離為什么會(huì )產(chǎn)生呢？
因為有痛點(diǎn)，痛點(diǎn)實(shí)際就是：成本貴。
那么貴在哪里？
第一個(gè)是制氫，因為氫是二次能源，一定要從其它東西轉化而成，制氫現在一般都是采用煤制氫或者電制氫，煤制氫會(huì )排放二氧化碳，電制氫要用到催化劑，這個(gè)催化劑是鉑，也就是鉑金，因此比較貴。
第二個(gè)是制氫之后又要儲運?，F階段大量?jì)\的氫就采用高壓罐，大概有200個(gè)大氣壓，壓縮在里面，拉來(lái)拉去，運氫就是用氣態(tài)運氫，使用氣態(tài)運氫的一輛49t卡車(chē)，大概只能裝300kg氫氣，效率非常低，所以運氫就比較貴。
還有一種運用采用液態(tài)的方式，在-253℃的情況下將氫氣液化。那么大家可以想一下，實(shí)現-253℃是一個(gè)很大的困難，再加上運輸、密封，并對其管道泄漏都要很好的控制，所以成本也比較貴。
氫合金材料里面有一個(gè)鎂，此外，水蒸氣在一定的狀態(tài)下可以變成霧，也可以變成霜，也可以變成雨，我國都把鎂蒸氣變成了“雪”和“冰”，并進(jìn)行重熔。
全世界九成的金屬鎂都是中國生產(chǎn)。中國到目前為止生產(chǎn)的鎂占了全世界90%，都是鎂蒸氣變的。因此丁文江表示產(chǎn)生了一個(gè)想法，就是能不能讓鎂變成“霜”。
鎂的“霜”其質(zhì)點(diǎn)會(huì )非常細，就像納米狀態(tài)。
那么這樣納米狀態(tài)的、細的鎂粉（高純氫化鎂粉），在高科技產(chǎn)業(yè)里面，特別是一些含能材料里面都有非常廣闊的應用前景。
15年前，丁教授帶領(lǐng)著(zhù)他的科研團隊，開(kāi)始對鎂材料進(jìn)行功能性研究，因為鎂極其活潑，當磨的很細的時(shí)候，非常容易發(fā)生爆炸，為了解決鎂易爆的問(wèn)題，研究團隊嘗試使用多種氣體來(lái)進(jìn)行安全性保護，但都沒(méi)有成功。
中國工程院院士、上海交通大學(xué)氫科學(xué)中心主任丁文江：
用了氮氣、用了氬氣，也用過(guò)二氧化碳，也用過(guò)其他的像六氟化硫的這種保護氣體，但是在這個(gè)過(guò)程當中都產(chǎn)生了很多的事故，這個(gè)機器在試驗過(guò)程當中還發(fā)生過(guò)爆炸。
丁教授他們經(jīng)過(guò)上千次的實(shí)驗做了各種可能的嘗試，依然無(wú)法解決這個(gè)難題，眼看山窮水盡苦無(wú)辦法之際，他們想到了氫。
中國工程院院士、上海交通大學(xué)氫科學(xué)中心主任丁文江：
就是一個(gè)靈感，讓氫直接去跟鎂見(jiàn)面，接觸以后氫就到了納米鎂的上面，上去之后鎂就變成鎂氫素了，鎂氫素就沒(méi)有爆炸，也非常安全。
長(cháng)期的探索積累，最終給研究團隊最溫暖的回報，他們首創(chuàng )的用蒸氣法來(lái)制造含鎂氫的合金新材料，初步具備批量生產(chǎn)的可能，也給低成本固體儲氫的應用帶來(lái)了希望。
中國工程院院士、上海交通大學(xué)氫科學(xué)中心主任丁文江：
團隊做的就是要把氫走進(jìn)固體里面去，大概原子數的比例是1:2（一個(gè)鎂原子帶兩個(gè)氫原子），氫化鎂這個(gè)物質(zhì)在一定的條件下，氫還可以取出來(lái)，又可以再把氫放進(jìn)去，而且其儲存能力很強，所以就創(chuàng )制了氫化鎂這個(gè)材料。
其實(shí)，氫化鎂這個(gè)材料早在40年前就有了，以前所有的氫化鎂做法都是把一個(gè)鎂錠切成一片一片，進(jìn)行球磨并做成很細的粉，再充上氫，變成氫化鎂。這樣做非常貴并且效率也非常低，因此只能夠變成一些科學(xué)試劑而用，做不到工程化、產(chǎn)業(yè)化。
團隊的方法正好與之相反，由小往大做，用蒸氣開(kāi)始，從鎂原子-鎂顆粒-氫化鎂，這樣做起來(lái)批量就會(huì )“大起來(lái)”，這樣使得現在的鎂基固態(tài)儲氫變成了可能。
固態(tài)儲氫怎么來(lái)解決儲運氫的難題？
團隊最后做成的鎂跟氫結合的物質(zhì)，形狀一粒粒的像藥片一樣，可以像運大米、運面粉一樣，讓氫放在鎂的這個(gè)固體里面進(jìn)行運氫、固態(tài)儲氫，首先要做出這樣一個(gè)產(chǎn)品，把氫可以放進(jìn)去；第二就是要把鎂變成一個(gè)能夠批量地、低成本地進(jìn)行儲氫的一個(gè)體系。
團隊做了一個(gè)比較，每個(gè)立方米200個(gè)大氣壓的氣態(tài)氫氣大概只能存儲14.4公斤，液態(tài)氫在-253℃的時(shí)候每立方米只能存儲70公斤氫氣，而如果采用固態(tài)儲氫材料氫化鎂，由于是常溫低壓，每個(gè)立方米存儲氫氣110公斤，可以看到固態(tài)儲氫的優(yōu)越性非常強。
由于在材料上要做很多的研究，丁教授團隊就對其結構表面進(jìn)行了修飾，使氫進(jìn)去、出來(lái)的通道非常暢通，而且不會(huì )產(chǎn)生其他的變化，稱(chēng)之為材料結構完成了創(chuàng )新。
把該粉末狀壓制在藥片上，然后放到一個(gè)儲氫系統里面，就完成了材料的研發(fā)，這個(gè)是可以根據純度來(lái)劃分其他不同的用途，在不同的用途中有兩種，一種就是儲存，不斷的儲存；另外一種就是直接進(jìn)行水解，放置在帶有催化劑的水里面，可以直接就放出氫氣，這種粉狀的氫是一次使用，顆粒狀的氫可以重復使用，可反復使用約3000次，沒(méi)有任何衰減。
粉狀氫是做成納米粉，能夠在水解的時(shí)候，表面積充分地釋放，可以把水里面的兩個(gè)氫也帶出來(lái)，儲氫密度實(shí)際達到13%左右，理論水平大概是15.2%，粉狀材料已經(jīng)實(shí)現以噸進(jìn)行生產(chǎn)。
這種材料儲氫時(shí)有很大的一個(gè)特點(diǎn)，比如說(shuō)很多工業(yè)廢氫中有一部分具有二氧化硫、一氧化碳、氮氧化物等各種雜質(zhì)。氫儲存進(jìn)去之后，像一氧化碳、二氧化硫這類(lèi)氣體就自然排除了，儲存好之后運到所應用的場(chǎng)景，放出來(lái)至少是99.999%的氫。如果把閥、管道清理得當，甚至可以達到99.99999999%的氫，這種就叫凈化儲運。
所以固態(tài)儲氫有一個(gè)很大的特點(diǎn)，可以?xún)艋瘍\，也就是儲存進(jìn)去的氫氣可以得到凈化，也就意味著(zhù)在儲運的過(guò)程當中對氫氣進(jìn)行了純化。
在現階段的末端應用里面，包括醫療、半導體產(chǎn)業(yè)、新材料領(lǐng)域里面用的氫氣，甚至于現在燃料電池要用的氫氣，大部分都是要高純氫，達到99.999%以上的氫。
值得一提的是，這樣不僅僅是在儲運氫，同時(shí)還在改造氫，把氫弄得更純、更干凈。
但是也有缺點(diǎn)，缺點(diǎn)是什么呢？
就是放氫、充氫的時(shí)候，這個(gè)材料會(huì )發(fā)熱，會(huì )有點(diǎn)膨脹。這個(gè)熱量會(huì )放出來(lái)，然后到使用端的時(shí)候，還需加熱。
那么開(kāi)始接觸的時(shí)候，放氫溫度400℃。團隊目前還在努力，把顆粒狀儲氫材料進(jìn)行合金化，加進(jìn)一些催化劑，使其屬性溫度不斷下降，現階段大概降至280℃，實(shí)驗室大概可以達到200℃以下。
正因為這樣一個(gè)東西，要吸熱、要放熱，當變成一個(gè)體系的時(shí)候，怎么做到熱平衡？怎么做到熱管理？最后能夠做到熱控制，來(lái)進(jìn)一步提高這個(gè)固態(tài)儲氫的效率和穩定？
解決熱控制問(wèn)題的時(shí)候，團隊做了很多的創(chuàng )新，第一個(gè)是讓它分成一小塊、一小塊，能夠成為加熱的介質(zhì)，讓它充分地進(jìn)行熱交換，讓它快速散熱，放氫加熱就更加均勻，讓它有隔離空間，防止材料在一邊堆積來(lái)避免形成局部膨脹。
有了固態(tài)儲氫材料創(chuàng )新和技術(shù)基礎，丁文江院士團隊進(jìn)一步在應用上進(jìn)行工程化研究，一輛49t的卡車(chē)氣態(tài)運氫只能裝300kg氫氣。如果換成固態(tài)儲氫，儲氫量可增加四倍以上，還可常溫下長(cháng)距離運輸，安全性也好，朝著(zhù)這個(gè)方向，他們準備制造儲氫能力1t以上的標準集裝箱，不過(guò)這種大型固態(tài)儲氫裝置的建造需要研究解決的課題也很多。
上海交通大學(xué)氫科學(xué)中心副主任鄒建新：
這樣大型的鎂儲氫裝置，它的氫要進(jìn)入和脫出是相當困難的，特別是在表面氧化之后，要把鎂材料表面上給它形成一些催化點(diǎn)，相當于氫進(jìn)入和脫出的一些窗口。
丁文江院士團隊經(jīng)過(guò)反復試驗，不斷嘗試新的方法，才初步實(shí)現了氫的吸入和放出，但是在這一過(guò)程中會(huì )產(chǎn)生大量的熱，如何解決熱失控的問(wèn)題又成了新的難點(diǎn)。
上海交通大學(xué)氫科學(xué)中心副主任鄒建新：
記得之前有一個(gè)非常危險的情況出現，就是當時(shí)氫充進(jìn)去以后出現了一個(gè)熱失控的情況，里面的溫度發(fā)生了一個(gè)飆升，身邊的人都已經(jīng)不知道該怎么去處理。
萬(wàn)分緊急情況下，鄒建新果斷采取了措施，關(guān)掉了進(jìn)氫閥，并不斷測試，通過(guò)控制氫氣流量，調節在一個(gè)合適的范圍，才逐步解決了熱失控的問(wèn)題。
在創(chuàng )新的路上，他們執著(zhù)前行，經(jīng)過(guò)五年的研究，終于在2022年12月份試制出世界首臺標準化鎂基固態(tài)儲氫車(chē)。
上海交通大學(xué)氫科學(xué)中心與氫楓科技研發(fā)人員方沛軍：
這輛首臺標準化鎂基固態(tài)儲氫車(chē)，基本上40尺的大小可以存1.5t的氫氣，是常規的（氣態(tài)儲氫）四到五倍的存儲量，這個(gè)高密度儲存會(huì )帶來(lái)很多經(jīng)濟方面的一些效益。
另外高密度儲氫本身在運輸過(guò)程里邊是常溫常壓的，安全性能夠得到很大的一個(gè)保證。
標準集裝箱式設計的鎂基固態(tài)儲氫裝置，能夠適應鐵路、公路、輪船等不同的運輸方式，適合長(cháng)距離、大規模氫運輸，不同的集裝箱組合在一起，可以固定存儲大量的氫能，形成大規模的固態(tài)儲氫站。
不過(guò)因為固態(tài)儲氫，儲放氫的過(guò)程需要能量介入，儲氫的成本怎樣？
據測算，氣態(tài)存儲1kg氫氣從常壓常溫壓縮到35MPa，所需的能耗是5度電。液態(tài)儲氫從常壓常溫液化為1kg氫氣需耗電15度。常溫常壓下固態(tài)儲氫，放1kg氫氣需耗電14度。
鎂基固態(tài)儲氫裝置在實(shí)際應用中需要跟各種場(chǎng)景匹配?？刂苾Ψ艢涞哪芰繐p耗和成本是關(guān)鍵點(diǎn)，這些核心問(wèn)題一旦解決，氫能就可以登上更廣闊的舞臺，釋放巨大的能量。
未來(lái)固態(tài)儲氫技術(shù)，有哪些氫能應用場(chǎng)景？它能為全社會(huì )的能源轉型發(fā)展帶來(lái)什么改變？
中國工程院院士、上海交通大學(xué)氫科學(xué)中心主任丁文江：
首先應用場(chǎng)景可以叫“走天下”。
“走天下”代表可以長(cháng)距離、大規模，可以用火車(chē)拉集裝箱，也可以船運集裝箱，甚至于對一些急需的場(chǎng)合，還可以空運。
例如上海崇明要建崇明生態(tài)島，就希望采用氫能源，但是要把這個(gè)氫用到生態(tài)崇明島上去，氣態(tài)氫不能走隧道，因為它是危險品，也不允許走，所以這個(gè)場(chǎng)景應用比較困難。
那如果用一噸的固態(tài)運氫車(chē)去滿(mǎn)足這項應用場(chǎng)景，從隧道過(guò)去就能把氫運過(guò)去。
現階段要使用氫能源有一個(gè)很大的痛點(diǎn)——加氫站建設。
加氫站如果采用了固態(tài)儲氫，再放一個(gè)加熱系統，就可以實(shí)現加氫?，F階段國內的加氫站實(shí)際加氫量還未出現“上過(guò)噸”的，如果真正實(shí)現固態(tài)儲氫加氫，2輛車(chē)就載有2噸氫氣，假如5kg加滿(mǎn)一輛車(chē)，2噸氫氣一天就可以加滿(mǎn)400輛汽車(chē)。
固態(tài)儲氫可以常溫常壓下儲存大量余能。
第二個(gè)場(chǎng)景叫儲余能，余是多余下來(lái)的能，或者是我們放棄的能，全世界都存在這個(gè)問(wèn)題，都要采用太陽(yáng)能作為清潔能源，要用光伏、風(fēng)能來(lái)發(fā)電，這個(gè)電是周期性的、有波動(dòng)的，電網(wǎng)不太喜歡，所以產(chǎn)生了大量的棄風(fēng)、棄電，由于上不了電網(wǎng)，有時(shí)候電就白白的浪費了。
比如生活當中晚間的電費便宜，白天的電費貴，為什么呢？
因為晚上用的人少，電只要發(fā)出來(lái)，一定要用掉，如果用不掉就是浪費，丁院士認為最方便的就是固態(tài)儲氫，因為固態(tài)儲氫有一個(gè)很好的特性，只要氫進(jìn)去了，它就是固體了，他也不會(huì )衰退，除非加熱或者潮濕水解。
只要不潮、不熱，就永遠在鎂里面，所以余能采用固態(tài)儲氫，大量的余能給我們打開(kāi)了一個(gè)非常好的應用場(chǎng)景。
第三個(gè)場(chǎng)景叫“進(jìn)萬(wàn)家”。日本家庭用氫已經(jīng)達到了300萬(wàn)戶(hù)，而且增長(cháng)速度非?？?，日本把天然氣裝在鋼瓶里面，運到家庭里面去，放在外面，把天然氣附加了一個(gè)裝置，把天然氣轉化成氫氣，然后用氫氣去推動(dòng)燃料電池發(fā)電，重點(diǎn)是效率高。因為家用能源，最主要用在兩個(gè)地方，一個(gè)是家用電器，另外一個(gè)是能源，要加熱、洗澡。
分布式電源供的方式最大的好處是什么呢？
稱(chēng)之為熱電聯(lián)供，按照日本的做法，熱電聯(lián)供的效率加起來(lái)效率最高可以達到90%，因為氫在變成燃料電池發(fā)電的時(shí)候，就供出90℃左右的水，而且這個(gè)水是沒(méi)有任何污染，應該是最純的水，因為直接是由氫跟氧結合起來(lái)，沒(méi)有其他東西，這個(gè)水甚至可以喝，那么對比一下，我們現在用煤來(lái)發(fā)電，上海這個(gè)發(fā)電廠(chǎng)水平最高，全國這個(gè)發(fā)電效率最高，發(fā)電效率不會(huì )超過(guò)45%，那么如果讓氫能走進(jìn)家庭，效率可以提到那么高，能耗會(huì )大量降低，對我們國家實(shí)現“雙碳”的目標會(huì )有很大的一個(gè)促進(jìn)作用。
固態(tài)儲氫如果“進(jìn)萬(wàn)家”，用來(lái)為家庭供氫的時(shí)候，不要有一個(gè)天然氣變成氫氣的過(guò)程。因為天然氣變成氫氣，某種意義上還是一個(gè)化學(xué)過(guò)程。如果使用固態(tài)儲氫，5kg的儲氫罐就可以發(fā)75度電，還可以滿(mǎn)足每天一個(gè)五口之家用的熱水、洗澡，甚至于房間里面供熱，效率都很高。
家庭用的分布式的電源、能源就是熱電聯(lián)供，效率又高、又便宜、又方便，可以用于學(xué)校、園區、醫院、大樓等場(chǎng)景。
固態(tài)儲氫，不僅可以在交通運輸、儲能、家庭熱電聯(lián)供等領(lǐng)域廣泛應用，在工業(yè)生產(chǎn)中，同樣前景廣闊。比如半導體行業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中需要大量高純度的氫。
依靠氣態(tài)存儲瓶，供應量小且存在安全隱患，如果用一種75kg的固態(tài)儲氫罐來(lái)供氫，不僅儲氫量相當于15個(gè)氣態(tài)氫氣瓶，還能更加安全高效，為此丁院士團隊進(jìn)行了專(zhuān)項研發(fā)，但是在研發(fā)過(guò)程中，材料膨脹如何控制的技術(shù)難題又擺在面前。
上海交通大學(xué)氫科學(xué)中心與鎂源動(dòng)力研發(fā)人員劉兵銀：
這個(gè)材料在我們充放氫的過(guò)程中，它會(huì )發(fā)生大小的變化，這個(gè)變化無(wú)法控制，我們經(jīng)過(guò)無(wú)數次的實(shí)驗，就發(fā)現鎂也不能做到穩定地、均勻地儲存氫氣。
大家多次進(jìn)行不同場(chǎng)景下的模擬測試，始終無(wú)法解決這個(gè)問(wèn)題。研發(fā)小組一籌莫展，直到一次激烈的現場(chǎng)爭論，他們從爆米花中獲得了靈感。
上海交通大學(xué)氫科學(xué)中心與鎂源動(dòng)力研發(fā)人員劉兵銀：
這個(gè)材料和玉米粒比較像，我們就想起了小時(shí)候的爆米花，爆米花也是把玉米放到一個(gè)容器里面進(jìn)行加熱，然后再爆開(kāi)，它就形成了一個(gè)穩定的形狀，我們考慮能不能采取這種原理。
按照這個(gè)思路，他們把材料進(jìn)行加、加壓，再泄壓，在不同的溫度環(huán)境下反復進(jìn)行實(shí)驗，最后終于找到了控制材料膨脹的訣竅，使得氫氣可以穩定地、均勻地儲存和釋放。
75kg的固態(tài)儲氫罐最終被研制成功，給半導體行業(yè)的供氫帶來(lái)了新選擇，事實(shí)上這只是固態(tài)儲氫技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域應用的一個(gè)場(chǎng)景，它也說(shuō)明氫能的應用可以更加廣泛，在冶金，電力等行業(yè)的節能減排中還可以有更大的發(fā)揮空間。那么固態(tài)儲氫進(jìn)企業(yè)能帶來(lái)哪些重大技術(shù)革新？實(shí)現雙碳目標，固態(tài)儲氫技術(shù)又能做出怎樣的貢獻？
中國工程院院士、上海交通大學(xué)氫科學(xué)中心主任丁文江：
鎂基固態(tài)儲氫進(jìn)企業(yè)做什么呢？
做冶金、煉鋼。
現在中國的鋼鐵產(chǎn)量已經(jīng)很厲害了，產(chǎn)能已經(jīng)達到了14億t，那么每一噸鋼在煉鋼的時(shí)候，排出的二氧化碳要到1.8噸，14億噸就相當于25噸二氧化碳的排放。
25億的碳排放就相當于我們國家碳排放的總量的1/5，那么這樣大的碳排放對鋼鐵行業(yè)來(lái)說(shuō)，它是一個(gè)多可怕的一件事情，要達到我們碳達峰，我們怎么做呢？
其中有一條路就是叫氫冶金，氫冶金就是因為鐵礦石都是氧化鐵，氫是還原它最強的一個(gè)還原劑，就用固態(tài)儲氫在煉鋼爐邊上用氫來(lái)還原氧化鐵來(lái)煉鋼。這樣冶金行業(yè)、鋼行業(yè)就可以沒(méi)有二氧化碳排放，因為在煉鋼的同時(shí)，還要還原發(fā)熱，余熱可以供給固態(tài)儲氫的放氫，能源效率得到了非常高的提升，這也是進(jìn)企業(yè)的一個(gè)場(chǎng)景。
鎂基固態(tài)儲氫進(jìn)企業(yè)第二個(gè)場(chǎng)景——固態(tài)儲氫助力燃氣輪機發(fā)電。燃氣輪機可用于發(fā)電，發(fā)電用過(guò)去都是用煤燒成蒸氣來(lái)發(fā)電，那么同樣的燃氣輪機如果也用余熱來(lái)把固態(tài)儲氫系統里面的氫放出來(lái)，變成燃氣輪機的一個(gè)能源，碳排放至少可以節省一半，因為（全國電廠(chǎng)）發(fā)電的碳排放的總量大概也占到全社會(huì )整個(gè)碳排放量的20%~25%左右，也相當于1/4~1/5。
如果煉鋼跟燃氣輪機的發(fā)電把氫用上去的話(huà)，全社會(huì )的碳排放量就降低了50%，我國每年大概使用3000萬(wàn)t氫，里面有近80%來(lái)源于煤炭，這個(gè)煤炭產(chǎn)生的氫氣叫作灰氫，工業(yè)廢氣產(chǎn)生的氫氣叫作藍氫。
現在我國整個(gè)生產(chǎn)氫氣的比例：用煤氣化制氫排出二氧化碳的占了我們國家用氫總量的63.6%，用焦爐煤氣作為副產(chǎn)品制氫（藍氫）大概占到18%。天然氣制氫大概占到13.8%，氯堿工業(yè)的復產(chǎn)氫大概占3.2%，綠氫、電解制氫大概只有1.5%，煤氣跟天然氣加起來(lái)生產(chǎn)的氫大概占到80%。
那么如何來(lái)改變？
改變就需要用到固態(tài)儲氫的一個(gè)很重要的應用場(chǎng)景，也是團隊最近搞得一個(gè)新技術(shù)，這個(gè)技術(shù)就是把工業(yè)當中含碳氫的廢棄物（比如塑料、廢輪胎、風(fēng)電的葉片）進(jìn)行回收，讓里面的碳氫化合物、非糧廢棄物都可以用這個(gè)工藝、用這個(gè)技術(shù)，讓它變成可燃氣體。
我們國家的廢棄物每年有1.46億噸。大部分都是去做填埋處理或者進(jìn)行焚燒，那環(huán)保費用會(huì )很貴，特別像塑料，燃燒會(huì )產(chǎn)生二噁英，就用回收的可燃氣體甲烷再進(jìn)一步分解成氫跟碳，這就叫金氫工程，這個(gè)金氫不單是零排放，在制造氫的過(guò)程當中把二氧化碳作為負的排放，這個(gè)技術(shù)的從實(shí)驗室已經(jīng)完成了。
金氫工程，簡(jiǎn)而言之是在特殊催化劑的作用下，將廢棄物中的碳氫化合物，特別是甲烷在低能耗條件下逐級脫去氫原子，最終裂解生成氫氣和碳材料的過(guò)程。這一過(guò)程中利用的加熱源是工業(yè)余熱、廢熱、蒸汽和地熱等，而傳統處理廢棄物的方式需要燃燒，并會(huì )大量排放二氧化碳。相比之下，金氫工程碳排放幾乎為零，而且產(chǎn)生的碳會(huì )被固定下來(lái)，甚至實(shí)現了負排放。
我國的甲烷資源十分豐富，既能從大量的濕垃圾、農業(yè)廢棄物等富含碳氫元素的有機固體廢物中作為原料來(lái)制取，又能從煤層氣、焦爐煤氣和油液巖裂解器中分離出來(lái)。
金氫工程可以廣泛在垃圾發(fā)電廠(chǎng)等場(chǎng)景中使用，我國每年生產(chǎn)的氫有近80%來(lái)源于煤炭、天然氣重整制氫，不進(jìn)行二氧化碳普及，這又稱(chēng)為灰氫。
如果將低品質(zhì)的煤先轉化成甲烷，再通過(guò)金氫工程轉化為高純氫和高純碳材料，這樣就可實(shí)現近零碳排放。
高純度氫氣，可以大批量固態(tài)存儲，運輸到相應的使用場(chǎng)景，將真正實(shí)現灰氫變身綠氫的飛躍，為實(shí)現雙碳目標貢獻力量。
中國工程院院士、上海交通大學(xué)氫科學(xué)中心主任丁文江：
灰氫通過(guò)金氫工程就可以變成綠氫。
根據市場(chǎng)調查，如果把煤都變成了氫，氫跟碳出來(lái)了，那這個(gè)碳往哪里走呢？
團隊跟農科院請教，發(fā)現這個(gè)碳可以作為我國的碳肥（有機碳肥）來(lái)改造農田，那么接下來(lái)利用這樣的一個(gè)技術(shù)來(lái)發(fā)展國家資源優(yōu)勢的煤、鎂、氫能源。
其中鎂是金屬鎂，我國除了煤炭資源豐富之外，金屬鎂資源也比較豐富，這兩個(gè)中國最豐富的資源來(lái)服務(wù)于氫能源，在利用固態(tài)儲氫的時(shí)候，把已經(jīng)開(kāi)始的風(fēng)電、儲能產(chǎn)業(yè)充分發(fā)展起來(lái)，在西部建立數據中心，然后計算是在東部用，因為計算中心耗能很大，如果在這樣一些應用場(chǎng)景里面把固態(tài)儲氫作為一個(gè)分布式電源給計算中心供電，用碳這個(gè)能源轉變成用氫的能源，才能夠使我們國家的能源轉型得到充分的體現，為實(shí)現雙碳承諾發(fā)揮巨大的促進(jìn)作用。
產(chǎn)業(yè)發(fā)展最根本的是兩個(gè)學(xué)科，第一個(gè)是基礎性的、關(guān)鍵性的材料；第二個(gè)是信息，能源與高端裝備本質(zhì)上就是材料技術(shù)跟信息技術(shù)不同的排列組合。
科技人員一定要把我國的資源優(yōu)勢化為技術(shù)優(yōu)勢和經(jīng)濟優(yōu)勢，為中國式的現代化實(shí)現做出應有貢獻。