新型镁基固态储氢材料问世
迈向零爆炸氢时代！韩国材料科学研究院开发出安全性与成本效益双提升的固态储氢技术
韩国科学技术研究院7月11日发布。
来源：韩国材料科学研究院（KIMS）
韩国材料科学研究院（KIMS）轻质材料研究部的金永民博士和徐炳灿博士带领的研究团队，研发出了一种新型的固态储氢材料，无需高压罐或低温系统就能安全储存和运输氢气。
镁-镍-锡合金的技术突破
新研发的镁-镍-锡（Mg-20Ni-Sn）合金能将氢气牢牢锁定在金属结构中，消除了爆炸风险，同时大幅降低了制造成本和能源消耗。
传统的储氢方法要么依赖高压气体压缩（35～70 兆帕），要么在低至零下 253℃的温度下进行低温液化。然而，这些方法存在诸多重大挑战，包括高爆炸风险、能耗过高以及自然蒸发损失。
固态储氢技术是解决这些挑战的一个很有前景的方案。这种方法是让氢气与金属发生化学结合，需要时再释放出来，能够实现长期储存和运输且无爆炸风险。
但此前使用的固态储氢材料在储存密度、吸放氢速率和生产成本方面存在局限，阻碍了其商业化进程。
为克服这些局限，研究团队研发出了镁-镍-锡（Mg-20Ni-Sn）合金。该合金将高密度的镁（Mg）相和以快速吸放氢著称的镁-镍（Mg₂Ni）相结合，形成层状结构。添加少量锡（Sn）以细化晶粒结构，从而提高反应性。结果，储氢性能比传统材料提升了三倍以上。
这项技术使得原本需要用 40 英尺高压气体拖车运输的同等量氢气，现在用一辆 5 吨卡车就能运输，有效降低了运输成本。
安全便捷的运输与制造工艺
特别是当氢气以金属氢化物的形式储存时，该材料具有优异的抗氧化性，长期暴露在空气中也不会导致性能下降。因此，氢气可以在常压下安全运输，无需高压罐，就像普通货物一样。
制造工艺也得到了显著简化。传统方法需要昂贵的粉末冶金技术，而研究团队开发的工艺采用标准铸造生产块状合金，然后将其加工成约 50 微米厚的薄金属片——大约是人类头发厚度的一半。
这种薄片形式能实现快速的氢扩散和高效反应。此外，该工艺适合大规模生产，将制造成本降至传统方法的十分之一。
此外，研究团队与行业合作伙伴及其他政府资助的研究机构合作，开发了感应加热存储容器和实时监控系统，进一步扩大了研究的影响力。感应加热能够快速加热存储在容器内的金属氢化物，实现高效的氢吸收和释放。与传统的气态存储不同，这种方法显著减少了体积需求，能够在紧凑空间内实现大容量储氢。
研究团队与后续展望
金永民博士是首席研究员兼 UST-KIMS 学院教授，他表示：“这项技术是首个被证实无需专用设备就能安全、经济地运输氢气的案例。”
他还说：“我们计划通过将其与可再生能源和核能产生的氢气相结合，将其应用扩展到各个领域，如发电厂、电动汽车和储能系统。”
这项研究由韩国国家研究基金会资助。研究成果已连续发表在三本全球性期刊上，包括《镁与合金杂志》（影响因子：14.3）。
关于韩国材料科学研究院（KIMS）
韩国材料科学研究院（KIMS）是韩国科学和信息通信技术部下属的非营利性政府研究机构。作为韩国唯一专门从事综合材料技术的机构，KIMS 通过开展广泛的材料科学相关活动，包括研发、检验、测试与评估以及技术支持。