引言：

氫能是一種來源豐富、綠色低碳、應(yīng)用廣泛的二次能源，正逐步成為全球能源轉(zhuǎn)型發(fā)展的重要載體之一。儲氫合金可以將氫通過化學吸附將以金屬氫化物的形式儲存起來，實現(xiàn)了在常溫低壓下的吸/放氫，因此具有儲氫體積密度大、操作便捷、運輸安全方便、成本低等優(yōu)勢在諸多領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用，是最具發(fā)展?jié)摿Φ囊环N儲氫方式。但固態(tài)儲氫的發(fā)展和應(yīng)用需要依賴儲氫材料的開發(fā)和利用，所以對儲氫合金的性能優(yōu)化顯得尤為重要。而儲氫合金的核心性能（平臺壓力、最大儲氫容量、平臺滯后性）則可以通過PCT曲線獲取，并且根據(jù)這些關(guān)鍵性能指標將其按照核心應(yīng)用場景進行分類，包括低壓型儲氫合金、高壓型儲氫合金、低溫型儲氫合金、高溫型儲氫合金。下面對PCT曲線中涉及的核心指標和不同類型儲氫合金及其應(yīng)用場景進行詳細介紹。

一、PCT曲線：了解儲氫能力的關(guān)鍵

1. 什么是PCT曲線？

PCT曲線（Pressure-Composition-Temperature Curve）以儲氫量為橫坐標，氫氣壓力為縱坐標，反映儲氫合金在不同壓力和溫度下吸氫和放氫的過程，一條完整的PCT曲線應(yīng)包括吸氫和放氫兩條曲線，是分析儲氫合金材料性能的核心手段。

圖1  不同溫度下PCT曲線示意圖

2. PCT曲線核心指標：

(1) 儲氫容量：吸氫曲線的終點即為儲氫合金的最大儲氫量。

(2) 吸/放氫平臺壓力：判斷儲氫合金材料適配場景的核心參數(shù)。吸氫平臺壓力是儲氫合金材料從“低儲氫態(tài)”向“高儲氫態(tài)”轉(zhuǎn)變時的壓力，代表“充氫時需要施加的最低壓力”即壓力需略高于吸氫平臺壓力，儲氫材料才能持續(xù)吸氫；反之，放氫平臺壓力是儲氫合金材料從“高儲氫態(tài)”向“低儲氫態(tài)”轉(zhuǎn)變時的壓力，代表“放氫時能提供的最低壓力”即壓力需略低于放氫平臺壓力，儲氫合金材料才能持續(xù)放氫。

(3) 滯后性：反映儲氫循環(huán)的能量損耗與穩(wěn)定性。滯后性是同一溫度下，吸氫與放氫曲線的“分離程度”。曲線越分離，滯后性越強，反映為吸/放氫可逆性越差，長期循環(huán)后易出現(xiàn)粉化，導(dǎo)致循環(huán)壽命降低。

(4) 平臺區(qū)：PCT曲線的平臺區(qū)越寬越平代表儲氫合金在平臺壓力范圍內(nèi)可存儲的氫氣越多，壓力越穩(wěn)定，其有效儲氫量越高，有利于系統(tǒng)穩(wěn)定充放氫。

二、儲氫合金類型及其應(yīng)用場景

根據(jù)儲氫合金的關(guān)鍵性能指標（平臺壓力、溫度適應(yīng)性），將其按照核心應(yīng)用場景分為低壓型儲氫合金、高壓型儲氫合金、低溫型儲氫合金、高溫型儲氫合金。

1. 低壓型儲氫合金

低壓型儲氫合金具有較低的平臺壓力（通常＜1 MPa，甚至接近常壓），該類型合金的核心優(yōu)勢是在常溫、近常壓環(huán)境下安全、高效存儲氫氣，能夠提升儲氫安全性與穩(wěn)定性，尤其適用于需長期靜態(tài)儲氫和低壓用氫的場景，如便攜式氫能設(shè)備、微型氫能動力裝置、醫(yī)療與精密儀器領(lǐng)域、分布式氫能儲存與供能等。

圖2  低壓型儲氫合金PCT曲線（25℃）

2. 高壓型儲氫合金

高壓型儲氫合金具有較高的平臺壓力（通常＞1 MPa，部分可達10MPa以上），該類型合金的核心優(yōu)勢是在需要快速充放氫、且能適配中高壓環(huán)境的氫能系統(tǒng)中，實現(xiàn)氫氣的高效存儲與輸運，尤其適配需高儲氫密度和快速響應(yīng)的場景，如車載氫能動力系統(tǒng)、固定式大規(guī)模氫能緩沖存儲、移動式氫能應(yīng)急供能設(shè)備、氫能儲能與電網(wǎng)調(diào)峰等。

圖3  高壓型儲氫合金PCT曲線（25℃）

3. 低溫型儲氫合金

低溫型儲氫合金通常需在-200℃~0℃的低溫環(huán)境下實現(xiàn)高效儲氫（如基于稀土系、鈦系的改性合金），該類型合金的核心應(yīng)用場景是在低溫工況或需適配低溫氫源的系統(tǒng)中，實現(xiàn)氫氣的高密度、低能耗存儲，尤其適配與低溫氫能產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)合的場景，如低溫氫能運輸與接收終端、航天與深空探測領(lǐng)域、低溫燃料電池系統(tǒng)配套、低溫氫能科研與特種裝備等。

圖4  低溫型儲氫合金PCT曲線（-15℃）

4. 高溫型儲氫合金

高溫型儲氫合金通常需在100℃~500℃的高溫環(huán)境下實現(xiàn)高效儲氫與放氫（如鎂基合金），該類型合金的核心應(yīng)用場景是在高溫工況或能利用工業(yè)余熱/廢熱的系統(tǒng)中，實現(xiàn)氫氣的高密度存儲與能量耦合利用，尤其適配與高溫能源系統(tǒng)結(jié)合的場景，如工業(yè)余熱/廢熱耦合儲氫系統(tǒng)、高溫燃料電池配套儲氫、固定式大規(guī)模高溫氫能儲能、航空航天與特種動力領(lǐng)域等。

圖5  高溫型儲氫合金PCT曲線（300℃）

  中科軒達秉承著以材料為核心的理念在固態(tài)儲氫材料研發(fā)和生產(chǎn)端不斷突破，現(xiàn)在公司已經(jīng)在包頭和安慶建立了兩條自主知識產(chǎn)權(quán)的固態(tài)儲氫材料生產(chǎn)基地，可柔性生產(chǎn)稀土基AB5、鈦錳基AB2、鈦鐵基AB以及稀土鎂鎳基固態(tài)儲氫材料。目前年產(chǎn)能3300噸，是全球最大的固態(tài)儲氫生產(chǎn)基地之一。歡迎產(chǎn)業(yè)鏈上下游合作伙伴致電垂詢。