文| 国际能源网/氢能汇
装上2个小巧的氢气罐，电动自行车就可以行驶120公里。这不是天方夜谭的神话，而是在2021第二十届中国北方国际自行车电动车展览上某企业提供的展品样车。或许人们并不了解氢燃料电池可以用于自行车领域，实际上国外在氢燃料电池自行车研发上早已开始。在2017年，法国Pragma Industries已经向包括Saint Lo、瑟堡、尚贝里和巴约讷在内的法国城市销售了约60辆以氢燃料电池为动力的电动自行车，在市场上方面取得了不错的反响。
我国的氢燃料电池自行车大量上市是在2020年。去年12月26日，永安行在常州全国首发了氢燃料电动车。2021年1月10日下午，永安行在南通举行“氢燃料电动车市民体验日”活动，邀请市民代表试骑氢燃料电动车，引起了不少人的关注。永安行氢燃料电动车续航总里程约70公里，最高时速23公里，它采用了换氢技术，只需1分钟完成氢棒的更换，在加氢中心也只要3分钟加满氢气。与传统锂电池慢充3小时、续航40公里的纯电动助力车相比，氢燃料电动车将极大方便人们远距离的出行需求。氢燃料自行车上市，也扭转了人们对氢燃料电池的恐惧心理，不仅如此，对于大部分城市的通勤人员来说，10-20公里左右的通勤路程，非常适合用电动自行车出行，氢燃料电池自行车上市，会给人们的出行带来极大便利，尤其在交通拥堵比较严重的一线城市，共享燃料电池自行车的出现，也会提高人们的出行效率，缩短出行时间。燃料电池自行车大量上市和应用如何满足加氢需求？因为我国的加氢站数量截至2020年底只有124座，有些省份全省甚至没有一家加氢站，自行车又不像公交车、特种车、商务重卡等大型车辆那样有足够的空间储存氢能，自行车使用燃料电池如何实现便捷加氢呢？
江苏省产业技术研究院集萃先进能源材料与应用技术研究所所长周少雄博士接受媒体采访时说：“氢能的利用，涉及制氢、储运、应用3个环节，其中高密度安全储运氢是主要的瓶颈问题。固态储氢相对于高压气态和液态储氢，具有体积储氢密度高、工作压力低、安全性能好等优势。”北京浩运金能总经理张沛龙也强调说，固态储氢的安全、高密度储存优势几乎不可替代。氢能汇记者了解到，固态储氢的储氢容量高，不需要高压或者隔热容器，而且没有爆炸危险，是非常理想的储氢方式。固态储氢材料主要有储氢合金、纳米材料和石墨烯材料。
常见的金属材料有镁、钛等。以镁储氢为例，一辆燃料电池汽车可以用5公斤氢气行驶大约500公里。一个高压容器需要122升的容积才能装下5公斤氢，而一个镁氢容器只需要46升的容积就可以装下同样重量的氢。
对于体积更小的自行车来说，储氢体积更是大问题，因此固态储氢技术在自行车领域应用更匹配其痛点。不过固态储氢也存在短板——需要高温，也就是金属与氢的结合或者分离都需要保持在高温环境，与金属镁发生反应的温度差不多要在300摄氏度左右才能实现。为解决固态储氢需要高温环境的问题，国内外专家学者都在努力尝试通过添加催化剂的模式，降低其氢能充放过程中所需的环境温度。德国亥姆霍兹柏林能源与材料中心一位技术人员表示：“我们开发了一种新的反应性氢化物复合体系，该体系具有很高的储氢能力，可以在180摄氏度的工作温度下非常迅速地装满和排出氢气。”周少雄博士也介绍道，他们开发的低温固态储氢材料可以存储其体积上百倍的氢气，因而其储氢密度比液氢还高。这些合金材料性能非常稳定，主要成分是镁和稀土元素镧、铈等不会燃烧爆炸，可逆性好，重复使用不低于5000次。张沛龙表示，在性能方面，浩运金能储氢合金材料的容量已超过350mAh/g，电池放电倍率已可以达到30C，可以在-40℃到+80℃的温度下使用。从业内对固态储氢技术的研究现状不难发现，随着固态氢能的复合材料研发和利用，已经让固态储氢在技术上没有障碍。
氢能的利用问题的核心在于成本最优，那么固态储氢是否在成本上有优势呢？
周少雄告诉记者，低温固态储氢材料技术成熟，成本可控，整套装置全部实现国产化，无需政府补贴也可以实现商业化应用。周少雄介绍说，他们开发的以固态储氢为氢源的百瓦级氢燃料电池发电系统，只需55克氢气就能驱动自行车行驶80公里，而这55克氢气就储存在一个普通矿泉水瓶大小的罐子里，储氢压力仅相当于普通气球。数据来源：氢枫能源
氢储科技CTO、上海交通大学邹建新教授指出，液氢现在还没有产业化，固态氢也还在研发和示范的一个阶段，从前期资本投入来看，镁基固态储氢的总投入略高于高压气氢，但远远低于液氢的投入。 基于国内在镁合金材料生产方面的产业优势和在氢能方面的发展前景，预计镁基固态储氢路线投入商业化运营后，可以较快回收成本。
由此可见，固态储氢未来的发展前景要更具备优势，固态储氢前期可以和自行车融合，实现批量化和低成本应用，后续也可以应用在氢燃料电池车领域，彼时氢燃料电池汽车不再局限于商用车和公交车，它很可能成为取代锂电汽车的革命性技术。