近年來，氫能的發展仿若被按下快捷鍵，正逐漸成為中國能源戰略的重要組成部分。
氫能是一種綠色能源，它具有來源廣泛、能量密度高、可大規模存儲和清潔低碳等特點，被認為是人類最理想的“終極能源”，同時也是實作碳中和的主要手段。
根據近期釋出的中國《氫能産業發展中長期發展規劃》（2021-2035）預計，到2025 年，中國氫能産業産值将達到 1 萬億元；到 2050 年氫氣需求量将接近 6000 萬噸，氫能在中國終端能源體系中占比超過 10%，産業鍊年産值達到 12 萬億元以上。
然而，氫能推廣卻始終面臨着一個難題，原因在于氫氣體積輕和分子小，導緻儲運過程中體積密度極低且極易發生滲透擴散，進而帶來極大的安全隐患和經濟成本居高不下。
圖 | 韓樹民（來源：中科軒達）
“如何實作氫氣的安全和經濟儲存運輸，是氫能應用中的共性難題，而儲氫技術則是氫能應用中的一個關鍵核心技術。”燕山大學教授、博士生導師、中科軒達新能源科技有限公司董事長韓樹民說道。
新型固态儲氫材料有望成為氫能産業化發展的關鍵材料
據韓樹民介紹，目前，氫氣的儲運主要分為三種方式，分别是高壓氣态儲氫、低溫液态儲氫以及氫化物固态儲氫。
其中，高壓氣态儲氫産業基礎好，充放氫速度快，是目前應用較為廣泛的主流技術，但是，其在高安全性和體積要求高的情況下應用受到限制；低溫液态儲氫的優點是儲能密度高，不過能耗大其成本高且有熱洩漏風險，是以主要應用于航天等特殊領域。
氫化物固态儲氫作為一種新的儲氫技術，近年來的表現愈發亮眼，具有體積儲氫密度高、低壓和儲運安全等優點，不過其對儲氫材料要求高，是以更适合固定式儲氫。随着儲氫材料性能的大幅度提高，氫化物固态儲氫在高安全性加（儲）氫站等方面表現出很好的應用前景和潛力。
圖 | 氫能應用示意圖（來源：中科軒達）
韓樹民進一步表示，随着氫能産業的迅猛發展，作為高安全性低壓固态儲氫核心技術的高性能儲氫材料必将迎來巨大的發展機遇。另一方面，儲氫材料的技術和産業進步也是未來氫能健康發展的客觀需求。
而在一系列新型固态儲氫材料中，稀土儲氫合金無疑占據了重要地位。
稀土儲氫合金是一種可在通常條件下能可逆地大量吸收和放出氫氣的合金材料，具有吸氫和放氫溫度溫和、速率快易活化、穩定性好和成本适中等特點。最重要的是，中國的稀土産量占世界的 80% 以上，具有重要的原料優勢。
“稀土在儲氫材料中的比例大于 30%，而且大量使用高豐度稀土镧和铈。是以，發揮大陸稀土産業優勢，大力開發新型稀土儲氫材料，對促進大陸的氫能應用具有重要的實際意義。”韓樹民說。
圖 | 加氫站（來源：中科軒達）
新型稀土儲氫材料是一類具有更高儲氫容量和特殊晶體結構的稀土儲氫材料，比傳統的稀土儲氫合金具有更高的儲氫容量和更加優異的特性和成本效益。
據了解，韓樹民團隊長期緻力于新型稀土儲氫材料的基礎理論和應用技術研發，在揭示新型稀土儲氫合金超晶格結構、儲氫機理、生成條件和構效關系等基礎理論研究中取得重要成果。發表SCI論文 200 餘篇，出版學術專著 1 部，獲國内外發明專利 30 餘項。
除此之外，在關鍵的産業化層面，其團隊同樣獲得重大突破，建設了具有自主知識産權的生産線，一舉打破了該領域國外的技術封鎖和産品壟斷。
打破國外技術壟斷，自主建構中國首條新型儲氫材料生産線
2016 年，在獲悉國外實作了新型稀土儲氫材料産業化，且産品已經開始用于高容量和低自放電型電池生産，韓樹民教授受到了很大觸動。
在他看來，儲氫技術是氫能應用的一個關鍵核心技術，中國已經開展了系統的理論研究和技術開發，但産業化能力卻仍顯不足。而作為一名科技工作者，其從事科學研究的一個最大心願是希望把自己的研究成果及時轉化為生産力。“外國人能做到的，我們也能做到。”韓樹民說道。
在這種情況下，憑着一顆不服輸的心和一腔熱血，韓樹民于 2017 年在標頭稀土高新區建立了標頭中科軒達新能源科技有限公司（以下簡稱為中科軒達），開始了創業之路。
圖 | 儲氫材料生産工廠中的房間（來源：中科軒達）
科學研究最忌脫離實際，而企業也需找準自身定位，将技術和産業化結合，如此方能踐行國家重大戰略需求。
近年來，中國政府不斷加大力度鼓勵氫能産業發展，并在電堆技術和零部件等方面取得積極進展。但不可否認的是，中國在關鍵的儲氫材料和技術方面與國際差距依舊顯著，這也導緻氫能産業鍊各環節成本較高，商業化推廣十分困難。
而中科軒達正是瞄準了這一市場需求，堅持走科技引領和綠色發展的道路，緻力于打造全球技術領先、品質優異的先進儲氫材料研發中心和産品供應基地。
在這種初心和使命的引領下，加上中科院標頭稀土研發中心和中科創星的孵化支援，中科軒達依托韓樹民團隊的研究成果，迅速啟動了新型稀土儲氫合金電極生産線建設項目。
據了解，該項目已于 2019 年 12 月順利完成。這也是中國第一條具有自主知識産權的新型稀土儲氫材料生産線，目前産能達 300 噸/年以上，且已進入技術成熟、生産穩定和産品市場推廣階段。同時，也打破了國外在新型稀土儲氫材料工業技術和産品方面對中國的壟斷和封鎖。
依托先進技術，固态儲氫與鎳氫電池齊頭并進
值得注意的是，稀土儲氫材料除了具有固态儲氫性能外，還具有電化學儲氫性能，其另一個重要用途便是作為鎳氫電池的負極材料。
鎳氫電池又稱金屬氫化物鎳（MH/Ni）電池，使用氫氧化鉀水溶液作為電解液，屬于水系堿性電池。其具有安全性高、耐低溫、可快速充電、大功率放電、綠色環保易于回收等特點，而這些恰好屬于锂電池的薄弱環節，是以可在一定程度上彌補市場需求。
圖 | 稀土儲氫材料應用（來源：中科軒達）
目前，鎳氫電池在油電混合動力節能汽車、軌道交通、輪船、潛艇坦克、風電光伏儲能、電動叉車、智能家電、消費電子、醫療裝置、物聯網、特種儀器儀表以及民用消費電池等行業領域得到了廣泛應用。
而中科軒達生産的新型稀土儲氫合金材料與傳統 AB5 型儲氫合金電極材料相比，電化學容量可提高 20% 以上，在容量性能、動力學性能、低溫特性等方面均有大幅度提高，極大提高了鎳氫動力電池的成本效益，已在多家鎳氫電池企業得到應用和推廣。
“目前鎳氫電池迫切需要解決的問題是重量能量密度較低，是以，研發和生産高容量的新型稀土儲氫材料可極大提高 MH/Ni 電池的市場競争力。”韓樹民說。
圖 | 新型稀土儲氫材料産品（來源：中科軒達）
談及下一步發展規劃，韓樹民表示，中科軒達将在維持目前産能的基礎上，建設一條新生産線，使新型稀土儲氫材料年産能突破 1000 噸。與此同時，中科軒達還将進一步發揮新型稀土儲氫材料在成本、性能以及資源儲備上的優勢，堅持穩步擴大電池儲氫材料的同時，積極迎對氫能産業的迅猛發展，大力開發和推廣固态儲氫材料，打造高性能儲氫材料研發中心和産品供應基地。
毋庸置疑的是，中國氫能産業即将迎來重要的機遇期，以中科軒達為代表的的衆多新型科技企業正在加速布局，而儲氫材料的技術和産業化必将在其中留下濃墨重彩的一筆。
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