镁金属行业市场分析.docx

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1、镁金属行业市场分析1氢能发展不断提速拉动储氢材料广阔市场1.1 氢能：双碳目标的重要载体氢能是一种清洁零碳、灵活高效、来源丰富的二次能源,对环境保护、节能减排具有重要意义。一方面，由于风、光等可再生能源的波动性导致其难以直接并网大规模利用，而氢能可以帮助可再生能源大规模消纳，实现电网大规模调峰和跨季节、跨地域储能。由可再生能源制取氢气，氢气再转化为终端能源，有利于促进可再生能源消纳；另一方面，中国工业和交通业高度依赖传统化石能源，脱碳难度高。推行绿氢替代可促进绿色化工、绿色交通的发展，助力工业、交通业等碳密集行业实现碳中和。氢能应用广泛，发展潜力大。第一，氢能是一种理想的清洁能源。不管是直接燃

2、烧还是在燃料电池中的电化学转化，其产物只有水，且效率高。随着燃料电池技术的不断完善，以燃料电池为核心的新兴产业将使氢能的清洁利用得到充分发挥，主要表现在氢燃料电池汽车、分布式发电、氢燃料电池叉车和应急电源产业化初现端倪。第二，氢能是一种良好的能源载体，具有清洁高效、便于存储和输运的特点。可再生能源，特别是风能和太阳能在近十年来发展迅猛，但由于本身的不稳定，导致其电力上网难，出现大量的弃风、弃光现象，严重制约了它们的发展。将多余电量用于电解制氢，可大规模消纳风能、太阳能，制得的氢既可作为清洁能源直接利用，还能掺入到天然气中经天然气管网输运并利用。第三，氢气是化石能源清洁利用的重要原料。成熟的化石

3、能源清洁利用技术对氢气的需求量巨大，其中包括炼油化工过程中的加氢裂化、加氢精制以及煤清洁利用过程中的煤制气加氢气化、煤制油直接液化等工艺过程，推进氢能在这些方面的应用有望加速氢能的规模化利用。政策支持+技术突破，我国氢能产业发展迅速。氢能已经成为“十四五”期间重点产业，国家及各省市陆续出台一系列氢能产业支持政策，已初步形成涵盖宏观综合、行业管理、科技创新、财税优惠等方面的支持政策体系。随着我国政策的引导以及大批氢能项目落地实施，氢能技术不断突破，产业体系逐步完善，我国氢能领域的发展已加速进入产业化阶段。经过多年的工业积累，中国已经是世界最大的制氢国，氢能市场潜力巨大。按照制取过程中的碳排放强度

4、，氢气被分为灰氢、蓝氢和绿氢。灰氢指由化石燃料重整制得的氢气，碳排放强度高，技术成熟，适合大规模制氢，成本优势显著，占据目前全球市场氢源供应的绝大多数。蓝氢包括加装碳捕集与封存(CCS)技术的化石能源制氢和工业副产氢,在灰氢的基础上碳排放量大幅降低。绿氢即可再生能源制氢及核能制氢，制氢过程中几乎不产生碳排放，是未来氢气制取的主流方向。但绿氢制取技术目前成熟度较低，技术成本高，推广应用仍需要时间。目前.，氢能加氢时间长、运输成本高，储氢安全性、稳定性等问题制约了氢能源大规模商业化。随着氢能源政策大量出台，氢能源产业链加快建设，氢能技术研发也同时取得进展，但仍有部分技术瓶颈有待突破。(1)加氢检测

5、时间长。加氢过程只需几分钟，但加氢前的检查、静电释放等要1020min0在不考虑排队的情况下，加一次氢气需近0.5ho（2）氢能源车价格高，加氢成本也高。氢能源车的生产、研发成本高，导致整车的售价也高；制氢、运输、运营成本偏高，加氢成本也比传统燃油成本高。（3）加氢站建设投资大、手续繁琐。加氢站投资回报周期较长，手续办理不成体系。（4）储氢罐面临安全问题。储氢压力高（35MPa或70MPa）。氢气在高压高温（30MPa,300。（:以上）环境下，产生“氢脆现象”，腐蚀金属，引起裂纹导致储氢罐破裂。1.2 成本高+密度低是液体储氢和气态储氢的主要缺陷氢气的储运具有一定难度，但也是保证氢气安全且经

6、济化应用的关键。标准状况下，氢气的密度约为空气的1/14,因此其体积能量密度并不占优势。按照美国能源部提出的商业化储氢密度要求，质量储氢密度需达到6.5wt%（存储氢气质量占整个储氢系统的质量百分比），体积储氢密度达到62千克/立方米。此外，氢气分子尺寸小，易泄露，还可能引起氢脆和氢腐蚀问题，对储存容器要求极高。此外，氢气是易燃易爆气体，其燃点为574。0爆炸极限广至4%75%,安全问题极为重要。储氢技术分为两个方向：物理储氢和化学储氢。物理储氢主要包括常温高压储氢、低温液化储氢、低温高压储氢和多孔材料吸附储氢；化学储氢主要包括金属氢化物储氢和有机液体储氢。高压气态储氢是目前应用广泛、相对成熟

7、的储氢技术，即通过压力将氢气液化至气瓶中加以储存，运输成本是气态储氢经济性的制约因素。该技术的优点在于，其充装释放氢气速度快，技术成熟及成本低。而其缺点在于，一是对储氢压力容器的耐高压要求较高，商用气瓶设计压力达到20MPa,一般充压力至15MPa；二是其体积储氢密度不高，其体积储氢密度一般在1840g1;三是在氢气压缩过程中能耗较大,且存在氢气泄漏和容器爆破等安全隐患问题。低温液态储氢解决了高压气体储氢体积储氢密度低的问题，但其液化过程能耗高，易挥发，成本高。低温液态储氢将氢气冷却至253,液化储存于低温绝热液氢罐中，储氢密度可达70.6kgm3,体积密度为气态时的845倍。其优点是储氢密度

8、高，输送效率高，体积占比小，安全系数高。但低温液态储氢也存在一系列的问题，如对储氢容器材料要求高，氢气液化过程成本高、能耗高等，因此不适合广泛使用，但可以作为航空燃料，并且已在航空领域发挥着巨大的作用。管道和1OHC将主导氢气分配网络。在5000公里的距离之内，管道很可能是最具成本效益的输送方式，但随着距离越来越远，管道的巨大资金成本和缺乏灵活性都在限制着它。如果氢可以以液体在极低的温度下，作为氨的组成部分(NH3),或作为其他液态有机氢载体(1OHC),以同样的储存容量可携带多达19000吨，而气态氢在同等储存容量下，只能携带13吨氢气。1.3 兼具安全性及高效率固态储氢发展潜力大在目前的储

9、氢方式中，固态储氢兼具可靠、安全、体积效率高的优点。固体材料在储氢领域能很好地解决气态储氢、液态储氢的不足，如储氢密度低、安全系数差。固体材料储氢机理总体上可分为两类，即物理吸附储氢和化学吸收储氢。配位氢化物储氢材料实际达到的氢容量与理论储氢密度有很大差距,动力学性能差、可逆储氢容量低是该材料的主要限制因素。起初被认为是一种单向储氢材料，热力学稳定、动力学缓慢、可逆储氢性能极差，后来研究发现添加Ti可以使得NaAIH4在中等温度压力条件下实现吸放氢可逆循环，具有潜在实用价值和应用前景。主要包括：铝氢化物、硼氢化物、碱金属氨基化物。固体储氢成为近年来新能源领域研究和发展的热点及难点，镁基储氢被学

10、术界认为是极具商业价值的储氢技术路线之一。镁基储氢具有储氢容量大、吸放氢可逆性好、成本低、资源丰富等优点，其的理论储氢量7.6wt%,体积储氢密度I1okg/m3被认为是极具应用前景的一类固态储氢材料。但由于其高热力学稳定性和较差的动力学性质，MgH2只能在高温下(300oC)才有优异的吸附氢性能，且放氢循环中，MgH2/Mg颗粒的团聚和长大导致循环稳定性差，仍具有相对苛刻的释放场景。2固态储氢百花齐放镁基储氢优势瞩目2.1 固态储氢材料安全性强储氢效率高在目前的储氢方式中，固态储氢系统是最可靠、最安全、最高体积效率的储氢方式。相比于高压气态储氢和低温液态储氢，固体材料储氢能很好的解决传统储氢

11、技术储氢密度低和安全系数差的问题。具体来讲，固态储氢可以大幅提高体积储氢密度、在常温常压安全性好、氢气纯度高、可长距离运输、跨季节安全存储。2.1.1 物理吸附类储氢脱附氢能力强适用场景有限物理吸附类储氢材料脱附氢能力强，但条件严格。在特定条件下对氢气具有良好、可逆的热力学吸附、脱附性能，但大多在常温下储氢量低，低温下才能表现出良好的氢吸附能力，不适合氢能规模化应用。2.1.2 金属基储氢储氢密度大安全性强金属基储氢材料储氢密度大，安全指数高。金属基储氢材料是研究较早的一类固体储氢材料，制备技术和制备工艺均已成熟。金属基储氢材料储氢性能高，操作安全，过程清洁无污染。金属储氢种类很多，不同金属在

12、吸放氢过程中反应条件不同，对于反应条件苛刻的金属,学者们正在通过不同的方式调整其性能，日后反应效率将会得到进一步提升。2.1.3 配位氢化物放氢速度缓慢可逆性差配位氢化物储氢材料理论储氢密度在现有固态储氢材料中是最高的，但实际储氢密度与理论差距大，且可逆性差。由于放氢速度缓慢，放氢条件苛刻，配位氢化物起初被认为是一种单向储氢材料，催化剂的加入使其从单向储氢材料成为有潜在实用价值的储氢材料。2.1.4 水合物储氢成本低储氢密度不足水合物储氢材料成本低，环境友好，但储氢密度不足。水合物储氢原料是水，充气和放气过程环境友好可逆，成本低，1m3水合物可容纳160170m3标准体积气体。这些特性使得水合

13、物在气体储运方面相较传统气体储运技术有着明显的优势，也因此被视为一个具有巨大应用潜力的储氢方向。但氢气水合物的相平衡条件极为苛刻，储氢密度不足，这极大地影响了水合物储氢的商业应用。2.2 镁基储氢密度高成本下降空间巨大镁基储氢是新型储能技术的重要选择，被广泛认为是最具发展潜力的储氢材料。对于固体储氢材料的实际应用来讲，金属基储氢材料目前是极具有应用优势的。镁基储氢材料作为金属基储氢材料的一种，有着独特的优势。镁基储氢具有性能优势，储氢密度高，安全性强；技术优势，化学反应简单，研究团队实力雄厚；资源优势，镁资源丰富，成本低；环境优势，反应过程绿色安全，符合“双碳”目标。因此，镁基储氢材料是综合性

14、能最为优异的储氢材料。2.2.1 高储氢密度+高安全性镁基储氢材料性能优势显著镁基储氢材料储氢密度高。镁储氢密度是气态氢的IoOo倍、液态氢的1.5倍。具体而言，MgH2储氢重量密度可达7.6%,体积储氢密度可达105kgm3,同其他类金属储氢材料相比具有明显优势。镁基储氢运营成本低。与高压气态储氢和低温液态储氢相比，镁基储氢无需低温或高压装置，大大降低了运营成本。从原料气开始，到最后的加氢站，考虑过程中每个环节的设备折旧和能耗，三种储运氢方式在100、300、500公里三个运输半径的经济性情况有较大差异。根据氢储科技测算，三种距离下，镁基固态储氢的单位运营成本均低于高压气态储氢和低温液态储氢

15、。镁基固态储氢运营成本包括三块，充装设备、固态储氢车、放气及增压设备的投入折旧和能耗。与高压气氢和液氢不同点在于，原料气没有加压或液化的过程，镁基储氢最大的成本支出在加氢站放气增压上。镁基储氢安全性高。氢气从气态变为固态后，氢气可以被储存在镁合金材料里，在常温常压下进行长距离运输，安全性大幅提高。2023年4月，全国首台镁基固态储运氢车发布，该辆镁基固态储运氢车，搭载12个储氢罐,40尺大小,可以储存1吨氢气,是目前主流20MPa高压长管拖车的3倍以上是常规（气态储氢）3-4倍的存储量，经济效益十分明显。车辆在常温常压下储运，安全性高；能够适应铁路、公路、水路等不同的运输方式，适合长距离、大规

16、模氢运输。2.2.2 镁基储氢化学反应简单研究团队雄厚具备技术优势镁基储氢化学反应简单，无副产物，控制性良好。单质镁可以在高温条件下与氢气反应生成MgH2,化学反应方程式简单，反应过程中没有其他产物。镁基储氢相关研究团队雄厚，近年研究成果频出。镁基储氢研究团队主要包括上海交通大学丁文江院士团队、重庆大学潘复生院士团队、上海交通大学邹建新教授团队。研究团队实力雄厚，资金充足，近年来在镁基储氢产业化和理论研究上都取得了一定进展。2.2.3 镁资源丰富可满足镁基储氢大规模应用中国镁资源丰富，原料对外依存度低。镁资源主要来源于菱镁矿、含镁白云岩、盐湖区镁盐以及海水等，我国镁资源类型全，分布广泛。中国菱镁矿储量仅次于俄罗斯，位居全球第二。在国内，菱镁矿储量相对集中且大型矿床多。中国含镁白云石储量也很丰富，现已探明储量40亿吨以上，遍及我国各省区。盐湖镁主要分布在西藏自治区的北部和青海省柴达木盆地，其中柴达木盆地的镁盐储量占全国已探明储