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2023年5月14日-16日，2023年國際鎂協(xié)(IMA)第80屆世界鎂業(yè)大會(huì)在加拿大卡爾加里召開，會(huì)議期間頒發(fā)了2023年國際鎂協(xié)優(yōu)秀獎(jiǎng)。其中，備受矚目的2023年國際鎂協(xié)未來技術(shù)獎(jiǎng)再次被授予中國鎂合金研發(fā)機(jī)構(gòu)。由上海交通大學(xué)氫科學(xué)中心、重慶大學(xué)國家鎂合金材料工程技術(shù)研究中心、上海氫楓能源技術(shù)有限公司、上海鎂源動(dòng)力科技有限公司共同開發(fā)的“鎂基固態(tài)儲(chǔ)氫材料與系統(tǒng)”獲此殊榮。中國工程院院士、國家鎂合金材料工程技術(shù)研究中心名譽(yù)主任潘復(fù)生出席頒獎(jiǎng)儀式并領(lǐng)獎(jiǎng)。上海交通大學(xué)鄒建新教授作為項(xiàng)目獲獎(jiǎng)代表在線上作了題為“Is Mg the Key to the Hydrogen Energy?”的發(fā)言，闡述了鎂儲(chǔ)氫材料的技術(shù)進(jìn)展及其對于推動(dòng)氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要作用，引起了與會(huì)者的共鳴，反映了當(dāng)前業(yè)界對鎂基固態(tài)儲(chǔ)運(yùn)氫技術(shù)支撐雙碳目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的高度期待。
氫能是實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)的必要途徑，而氫儲(chǔ)運(yùn)是目前氫能產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵瓶頸。鎂基固態(tài)儲(chǔ)氫材料因其高質(zhì)量和體積儲(chǔ)氫密度、可常溫低壓長期儲(chǔ)存、高安全性、我國鎂資源豐富等特點(diǎn)，被認(rèn)為是氫氣大規(guī)模安全高效儲(chǔ)運(yùn)的重要方式。然而現(xiàn)有鎂材料也存在充氫活化時(shí)間長、吸放氫反應(yīng)速率慢、吸放氫循環(huán)性能差、固態(tài)儲(chǔ)運(yùn)氫裝置氫熱耦合過程復(fù)雜導(dǎo)致的系統(tǒng)集成設(shè)計(jì)方法匱乏等問題，使得鎂基固態(tài)儲(chǔ)運(yùn)氫技術(shù)難以得到實(shí)際應(yīng)用。
在丁文江院士、鄒建新教授等團(tuán)隊(duì)核心成員的帶領(lǐng)下，研發(fā)團(tuán)隊(duì)依托上海交通大學(xué)氫科學(xué)中心、輕合金精密成型國家工程研究中心等平臺(tái)，聯(lián)合相關(guān)企事業(yè)單位共同攻關(guān)突破了免活化、高吸放氫動(dòng)力學(xué)性能、長循環(huán)壽命鎂基儲(chǔ)氫材料的批量制備難題，建成了年產(chǎn)10噸級氫化鎂粉體和100噸級多孔鎂基儲(chǔ)氫合金塊體材料的生產(chǎn)線;采用氫熱耦合模型優(yōu)化設(shè)計(jì)，研制出了目前全球最大的鎂基固態(tài)儲(chǔ)運(yùn)氫罐單體原型，經(jīng)第三方測試，12 h內(nèi)吸氫量超過75 kg，12 h內(nèi)放氫量可達(dá)71 kg，基于此設(shè)計(jì)開發(fā)出了全球首個(gè)噸級鎂基固態(tài)儲(chǔ)運(yùn)氫裝置，該裝置為40尺集裝箱大小，箱體總重32.5噸，其中裝填鎂合金材料14.4噸，最大儲(chǔ)氫量1.03噸，其運(yùn)氫量約是目前主流20 MPa高壓長管拖車的3倍以上，且可常溫低壓存儲(chǔ)和運(yùn)輸氫氣，具有安全性高的特點(diǎn)，可用于加氫站、氫冶金、氫化工、儲(chǔ)能等領(lǐng)域的氫氣儲(chǔ)存與運(yùn)輸。
在材料開發(fā)方面，重慶大學(xué)在潘復(fù)生院士帶領(lǐng)下，研發(fā)團(tuán)隊(duì)依托國家鎂合金材料工程技術(shù)中心，通過成分及結(jié)構(gòu)優(yōu)化突破了鎂基儲(chǔ)氫材料在熱/動(dòng)力學(xué)特性上的技術(shù)瓶頸，開發(fā)出Mg-Ni-RE(RE：稀土元素)等一系列高性能鎂基儲(chǔ)氫合金及其規(guī)?；苽?、制粉技術(shù)。Mg-Ni-RE儲(chǔ)氫合金的儲(chǔ)氫密度達(dá)~5.5wt.%，放氫過程所需要的反應(yīng)焓僅為57 kJ/mol，是Mg/MgH2體系的~25 %，有助于降低吸放氫過程的能量消耗。并且，該體系通過Mg2Ni及Mg-RE納米顆粒的原位形成在250?300 °C條件下實(shí)現(xiàn)了良好的吸放氫速率和1500次以上的循環(huán)壽命;開發(fā)出Mg-Ni-RE等儲(chǔ)氫合金的百公斤級生產(chǎn)線及其穩(wěn)定化制粉技術(shù)，宏量樣品的儲(chǔ)氫密度達(dá)5.0 wt.%以上，并能在300 °C條件下穩(wěn)定的循環(huán)利用。Mg-Ni-RE等儲(chǔ)氫合金粉可通過低成本熔煉法及樞機(jī)削法制備，有利于形成鎂基儲(chǔ)氫材料的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，降低氫能的利用成本，進(jìn)而突破氫能產(chǎn)業(yè)鏈在氫儲(chǔ)運(yùn)環(huán)節(jié)的關(guān)鍵瓶頸。
上海交通大學(xué)氫科學(xué)中心成立于2018年6月，是國際首家致力于氫能源、氫醫(yī)學(xué)、氫農(nóng)學(xué)研究的交叉平臺(tái)，是首家聚焦“氫”領(lǐng)域關(guān)鍵共性科學(xué)問題的省部級重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，是上海市和上海交通大學(xué)戰(zhàn)略性布局的前沿交叉平臺(tái)。氫科學(xué)中心集科學(xué)研究和創(chuàng)新人才培養(yǎng)于一體，圍繞氫制備、氫儲(chǔ)運(yùn)和氫應(yīng)用等關(guān)鍵共性技術(shù)，以前瞻性科學(xué)研究為主，兼顧應(yīng)用基礎(chǔ)研究，實(shí)現(xiàn)引領(lǐng)性原創(chuàng)性科學(xué)成果的重大突破，實(shí)現(xiàn)氫科學(xué)整體水平達(dá)到國際領(lǐng)先，最終打造氫科學(xué)研究策源地，建設(shè)成為氫科學(xué)國家戰(zhàn)略研究智庫，為氫經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供人才和技術(shù)支撐。
重慶大學(xué)是鎂合金國際期刊《Journal of Magnesium and Alloys》的主辦單位、鎂合金 ISO 國際標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)主席單位、國際鎂協(xié)核心會(huì)員單位。重慶大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)從本世紀(jì)初開始在鎂基儲(chǔ)氫材料領(lǐng)域開展研究，是國內(nèi)最早研發(fā)鎂基儲(chǔ)氫材料的科研團(tuán)隊(duì)之一。建有國內(nèi)先進(jìn)的儲(chǔ)氫材料實(shí)驗(yàn)室，擁有先進(jìn)的鎂基儲(chǔ)氫材料制備與組織、性能表征的實(shí)驗(yàn)儀器和設(shè)備。項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)自2002 年至今在鎂基儲(chǔ)氫材料的理論計(jì)算、制備方法、合金化及摻雜改性、構(gòu)成復(fù)合體系、儲(chǔ)氫系統(tǒng)等方面開展了卓有成效的研究工作。
國際鎂協(xié)鎂的未來技術(shù)獎(jiǎng)是2022年新設(shè)置的一個(gè)獎(jiǎng)項(xiàng)，獲獎(jiǎng)項(xiàng)目體現(xiàn)涉及鎂的非傳統(tǒng)領(lǐng)域的新技術(shù)進(jìn)展，涉及工藝、制造方法、應(yīng)用和新型合金配方。為鼓勵(lì)相關(guān)機(jī)構(gòu)在鎂科技方面的創(chuàng)新，國際鎂協(xié)獎(jiǎng)鼓勵(lì)尚未非商業(yè)化的項(xiàng)目進(jìn)行申報(bào)參評。尚鎂網(wǎng)了解，2022年，該獎(jiǎng)項(xiàng)首次頒發(fā)給了重慶大學(xué)國家鎂合金材料工程技術(shù)研究中心聯(lián)合廣東國研、廣東省科學(xué)院等單位合作完成的“鎂離子電池”項(xiàng)目。今年，該獎(jiǎng)項(xiàng)再度頒發(fā)給中國研發(fā)機(jī)構(gòu)，再次表明鎂及鎂合金的世界研究中心已從美國轉(zhuǎn)向中國，中國已成為世界最大的生產(chǎn)大國、應(yīng)用大國和研究大國。特別是中國在鎂基儲(chǔ)氫材料方面的研究處于世界前沿。根據(jù)所分析的5242篇文獻(xiàn)，近25年來，世界各國對鎂基儲(chǔ)氫材料的研究呈逐年上升趨勢，其中我國的研究最多，其次是日本、美國等國家。低碳發(fā)展背景下，光電、風(fēng)電、新能源汽車已成為全球發(fā)展方向，急需發(fā)展安全環(huán)保低成本新一代電池。鎂儲(chǔ)氫材料一旦產(chǎn)業(yè)化，棄風(fēng)棄光現(xiàn)象可有效解決。有助于光伏產(chǎn)業(yè)、風(fēng)電產(chǎn)業(yè)大規(guī)模發(fā)展;有助于可再生能源比例大幅提升;有助于燃料電池汽車快速發(fā)展。
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