用镁合金来解决氢能储运，对我国而言有着天然的优势。我国镁资源丰富，占全世界镁资源的50%左右，不需要进口。到目前为止，我国金属镁产量约占世界的90%。我国可以充分利用优势资源，结合技术创新，推动氢能产业迈上新台阶。

2023年4月，一辆外形酷似集装箱卡车的吨级镁基固态储运氢车公开亮相，这是全球首辆吨级镁基固态储运氢车，这是上海交通大学从事镁合金研究30多年来的一个里程碑。我们团队将氢气运输从气态变成了固态。有了这辆车，氢气可以被储存在镁合金材料里进行长距离运输，不仅可以在常温、常压下进行储运，且安全性更强、容量更大、密度更高。氢能是世界公认的清洁能源，在现有的氢能产业链中，储运占到总成本的30%至50%，安全高效的氢能储运技术是决定氢能应用的关键。

运用镁合金技术解决氢储运难题

从数据上看，用镁合金来解决氢能储运优势一目了然。首辆镁基固态储运氢车最大储氢量可达1吨，相当于传统高压气态长管拖车的4倍，运输成本仅约1/3。

我们做固态储运氢车的初心，是看到现有的氢储运技术，特别是在陆地上的储运，还有很多不尽如人意之处。比如，目前最常使用的长管拖车，属于气态储氢，把氢气压缩到200个大气压左右后置于长管内进行运输，这也是世界各国的通行做法。气态储氢运输属于危险品运输，有很大的安全隐患，且对道路条件要求高，车辆无法通行于隧道等路段。在这种情况下，科学家想到了液态储氢，将氢气降温到零下253摄氏度，变成液态后运输。这种方式的难度在于，一是要攻克能够持续以零下253摄氏度储存液态氢的容器和材料难题；二是要解决如何密闭的问题。和储运天然气不一样，氢的分子是所有分子里最小的一个，穿透性、渗透力很强，实现密闭性是液态氢储运中的难题。

考虑到以上种种，我们采用固态储氢方案。固态储氢有三个好处：一是常温储运。液态氢储运需要零下253摄氏度，属于极低温，而固态储氢运输可实现常温储运。第二，常压储运。储运时的压力约为1.2个大气压强，几乎为常压，和气态氢储运相比有着更高的安全性。第三，含氢密度高。每立方米的气态氢重约39千克，每立方米的液态氢重约70千克，而每立方米的固态储氢可达110千克。这三方面的优点，让我们从2007年开始下定决心，攻关固态储氢的各项技术难题。

目前我们已经成功攻克的是工程化生产储氢材料，以及用镁储氢的技术。发达国家早就在开发镁材料储氢，但因为存在技术难度一直没能被广泛使用。国外采取的技术是把镁切得很细很小以增加储氢表面积，镁的表面积越大，储氢的量就越大，放氢的速度也越快。比如有的国家的科研人员把块状镁材料一层层切取下来，把大块的镁磨碎成小粒子的镁，增加表面积，镁粒子可细致到微米级甚至是纳米级。所以本质上，他们是把镁“从大变小”。

我们恰恰相反，把镁“从小变大”。将镁做成气态镁，也就是镁的蒸汽，从而得到非常微小的镁粒子，其接触面积非常可观，可用以储存大量的氢气，但是气体又如何储存气体呢？我们的办法是快速冷却镁蒸汽至固态，在冷却的同时将氢填充进去，在这个过程中克服了大量的科研难题，比如安全性，因为该过程有爆炸、起火的风险隐患，研究出了吨级的固态储氢工程化技术，最后以车的方式呈现。目前这辆储运氢车是一辆原理样车，还没有实现规模化的生产，我们正在向规模化的方向努力。

今后，我们还要不断进行材料学科的科研攻关，让氢的存取更为容易。通俗地讲，就是把氢放到镁里面后还要让它出得来，而且进出过程要方便。同时对氢进行固态化储存的时间不能太久。所以材料的改进至关重要。氢进入固态镁合金是放热过程，提取氢气则是吸热过程，从热力学角度讲，氢的焓值比较高，传统的材料需要400摄氏度才能吸放氢，现在我们致力于研究合适的、能将吸放氢的温度降下来的材料，我们还在不断努力。

我国氢能产业未来发展重点

固态储运氢技术对于氢能源利用有着战略意义。对我国而言，发展该技术具有有利条件。我国镁资源丰富，占整个世界镁资源的50%，金属镁产量约占世界的90%。我国可以充分地利用优势资源，将固态储运氢发展成有核心竞争力的产业。

当前我国氢能发展已进入科研和产业领域的视野，很多人都在讨论和研究光伏制氢、风电制氢等氢能发展技术。在这样的背景下，固态储氢技术就有可能成为我国有自主地位的一项氢能源技术。从固态储运氢技术本身来看，我们在世界竞争中已具有优势。这辆吨级镁基固态储运氢车及其相应的技术世界领先，未来要考虑的是它的产业化和商品化，届时将有望在世界范围内占据一席之地。

除了镁资源外，还可以梳理我国的一些优势资源，以及与这些资源相对应的技术优势，梳理出的这些都是有优势的“潜力股”，通过将资源和技术相结合进行大力发展，假以时日有望形成一批世界领先的、人无我有的产业。

需要特别说明的是，任何一项技术要发展成产业，都离不开两个字—需求。没有需求，技术只能是技术，躺在实验室或在某个办公室的抽屉里。氢能产业同样如此。

我国是世界上最大的使用氢能的国家，但从能源结构总体来看，氢能的占比还是很小，原因是以前储存氢能源的技术没有发展起来。我国能源结构中，煤的占比依旧很高，用煤来发电是主要的发电方式，即便是现在发展迅速的锂电池和与之相关的电动汽车产业，也是运用传统的发电方式后再通过锂电池把能源储存起来。

在我看来，首先，锂电池也只是过渡产品，它存取能源伴随着较大的衰减。锂电池储能每天要衰减1%至3%，所以长期来看，氢能源的存取有其优势。

其次就是能源的清洁性。锂电池存取的能源主要是煤发电，比如我们给手机充电，把电池连接着充电器，插进电源口去充电，电的清洁与否直接决定了这部手机所使用的是否是清洁能源。氢能就可以解决这个问题，氢能可用于制作燃料电池，其本身就是清洁能源，因为氢元素的特性，氢能在使用过程中排放出的是水，而且是高纯度的水，氢可以来自太阳能，有很强的可持续性。

我国自提出碳达峰碳中和目标以来，各方正在积极有序推进实现“双碳”目标。要确保实现目标，大力推进低碳、零碳甚至负碳科技创新至关重要，加大对可再生能源发电、新能源为主体的新型电力系统、可再生燃料、碳捕集与利用和储能等领域的基础研究和关键技术攻关，在总体框架下设定短期、中期、长期的技术开发目标和路径，实现绿色低碳技术系列突破。

在这方面，发展氢能产业链有两个优势。首先是能源结构的调整。相比传统能源，氢更清洁，可从太阳能中获取，是未来解决清洁能源的一个重要出路。其次，为实现“双碳”目标，学界和业界正大力研究如何减少二氧化碳排放的问题，也就是碳捕集和利用技术。在这方面，氢有着独特的优势。氢可以被用来和二氧化碳结合，变成甲醇或是甲烷，也就是说，二氧化碳在改造之下又变成了可以被利用的能源，一旦研究和转化成功，将成为我国实现绿色低碳发展的一大技术支撑。归根结底，要让氢能产业发展，就需要通过多种手段改变人们对能源的需求，把对传统能源的需求变为对氢能的需求。