隨著經(jīng)濟(jì)、社會的不斷發(fā)展，對能源清潔性、高效性的要求愈發(fā)突出，氫能作為一種嶄新能源以其高燃燒效率、燃燒產(chǎn)物潔凈、易于低成本儲存和輸送以及用途多樣化等突出優(yōu)點在如今起著越來越大的作用。我院清潔能源研究中心氫能儲存及利用項目團(tuán)隊致力于新型儲氫制氫技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用，擁有多項自主知識產(chǎn)權(quán)，開發(fā)了多項氫能儲存及利用產(chǎn)品。項目孵化企業(yè)蘇州清德氫能源科技有限公司，將打造全球領(lǐng)先的儲運氫企業(yè)作為愿景目標(biāo)。

項目優(yōu)勢

儲氫合金能將氣體的氫氣以原子的形式儲存，其儲存密度可以大于液氫狀態(tài)下的氫氣密度，有利于氫氣的儲存和運輸，具有儲氫密度高、安全性好、使用便捷的優(yōu)勢，在固態(tài)儲氫、二次電池、混合動力汽車等方面都獲得重要的應(yīng)用。

此外，利用儲氫合金的氣體選擇性吸收特性可以開發(fā)出高純氫氣的提純技術(shù)，具有工程量小、占地面積少、一次性投資小、純化速度快、純度高的特點。利用儲氫合金在吸放氫過程中吸放熱特點，可以開發(fā)太陽熱、地?zé)嵋约肮S廢熱的儲存和利用。利用儲氫合金的水解放氫技術(shù)可以實現(xiàn)高容量高密度儲氫制氫一體化，并在中小型氫燃料電池供氫、備用電源、氫分子生物醫(yī)學(xué)供氫產(chǎn)品等領(lǐng)域獲得重要應(yīng)用。

項目階段

1. 儲氫合金的生產(chǎn)

在一定溫度和氫氣壓力條件下，儲氫金屬或合金與氫反應(yīng)生成金屬氫化物，并釋放出熱量，當(dāng)提高溫度或降低氫壓時，氫化物釋放出氫氣，可以用如下式子表示 儲氫合金吸放氫的示意圖如下圖所示 。

項目組已經(jīng)開發(fā)出了AB5稀土系 、AB2型Ti Mn 或 Zr Mn 系 、 AB 型 Ti Fe系 、 V 基 BCC 固溶體 、Mg基儲氫合金的制備技術(shù) 。通過項目組開發(fā)出來的等離子體儲氫合金制備金屬 也 可以制備納米結(jié)構(gòu)的合金 提高儲氫性能 。

主要技術(shù)性能：室溫下活化次數(shù)少，吸放氫速度快 室溫附近 質(zhì)量儲氫密度在 1.5wt.%~3.0wt.% 范圍之間 ，平臺壓力在 0 2.0 MPa 。

2. 固態(tài)儲氫系統(tǒng)

安全經(jīng)濟(jì)高效儲氫技術(shù)的開發(fā)是氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵瓶頸，合金儲氫將氫以原子狀態(tài)存儲到材料晶格內(nèi)部空隙中，可實現(xiàn)常溫常壓下固態(tài)儲氫，這種固體儲氫相對于高壓氣態(tài)和液態(tài)儲氫，具有體積儲氫密度高、工作壓力低、安全性能好等優(yōu)勢。通過熱交換系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計，可以實現(xiàn)氫氣的快速吸收和放出。

 3. 高純氫氣提純

氫能源的發(fā)展對氫氣的純度提出更高的要求，目前氫氣提純主要是變壓吸附分離方法，這種方法的主要問題是工程量大、占地面積大、一次性投資大、而氫氣純化速度慢且純度很難達(dá)到99.999%。然后，儲氫合金具有選擇性吸收氫氣的特性，且體積儲氫密度大，吸放氫速度快，只需要很小的體積就可以進(jìn)行快速氫氣純化和儲存，可有效地解決傳統(tǒng)的氫氣純化和儲存問題。

利用儲氫合金開展氫氣純化和高密度儲存聯(lián)用研究，開發(fā)出氫純度高、能耗少、成本低和運輸安全性好的供氫技術(shù)，可以提高副產(chǎn)氫氣中一氧化碳、二氧化碳、硫、氯等雜質(zhì)的去除精度和檢測技術(shù)，純化指標(biāo)達(dá)到氫氣純度≥99.999%，符合燃料電池用氫指標(biāo)。也可以獲得更高純度的氫氣，滿足半導(dǎo)體等產(chǎn)業(yè)的高純氫氣的要求。

4. 熱泵和制冷器

金屬氫化物吸放氫的過程中伴隨著較大的吸放熱，是良好的儲熱材料，因此也能被用于儲熱、熱泵、制冷、熱壓縮。金屬儲氫合金吸放氫的過程中伴隨著較大的吸放熱，是良好的儲熱材料，可以實現(xiàn)儲熱和供熱的作用，也可以利用氫氣放出時的吸熱效應(yīng)做成制冷器，如圖可用于儲熱、熱泵、制冷、熱壓縮。儲氫合金做成的這種加熱或制冷設(shè)備利用的是太陽能、地?zé)嵋约肮S廢熱，有很好的節(jié)能效應(yīng)。另外這種設(shè)備上沒有機(jī)械運動的部分，壽命長、安靜、沒有環(huán)境污染，而且制冷制熱轉(zhuǎn)換方便。

5. 水解制氫及其應(yīng)用

活性金屬以及金屬氫化物的水解（MHx+H2O→M(OH)x+H2↑）是一種方便的制氫和供氫方法。項目組通過原創(chuàng)的材料和裝備技術(shù)，開發(fā)了高效、安全的制氫儲氫材料和裝置，材料儲氫質(zhì)量密度高，加水就能平穩(wěn)的產(chǎn)生氫氣，安全、流量平穩(wěn)可控，供氫裝置使用便攜，可廣泛用于氫能源的儲存和運輸，以及氫醫(yī)療健康領(lǐng)域。

在氫能源領(lǐng)域，項目組開發(fā)了制氫儲氫納米材料、便攜的供氫裝置以及集成燃料電池電源，其中材料能量密度高達(dá)1200wh/kg，供氫裝置操作便攜(質(zhì)量供氫密度大于4wt%)，可廣泛應(yīng)用于單兵作戰(zhàn)電源、無人機(jī)、UUV 等。目前產(chǎn)品已開始推廣給中船重工、北京理工大學(xué)等軍方相關(guān)單位以及國鴻氫能等使用。

在氫分子生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，公司開發(fā)出了安全的水解制氫材料，成本低、使用方便，可添加在飼料、食品、化妝品、農(nóng)業(yè)化肥等產(chǎn)品中。

制氫儲氫材料現(xiàn)在實現(xiàn)了自主量產(chǎn)，已解決材料量產(chǎn)問題，在制備過程中不產(chǎn)生廢氣和廢水，對環(huán)境友好。吸放氫裝置目前主要通過外包生產(chǎn)，目前已打通上游供應(yīng)鏈，選定了幾家代工生產(chǎn)商，可確保供氫裝置的批量生產(chǎn)。

我院清潔能源研究中心現(xiàn)有1200平米專用研發(fā)實驗室，擁有一支由1名萬人計劃領(lǐng)軍人才、2名杰青教授，2名集萃研究員，以及7名博士和5名碩士組成的應(yīng)用技術(shù)研發(fā)團(tuán)隊，主要圍繞氫能源、特種鋰電池材料、儲能材料開展產(chǎn)業(yè)化項目研發(fā)。

氫能儲存及利用項目組聚焦于儲制氫技術(shù)，孵化企業(yè)蘇州清德氫能源科技有限公司。公司通過原創(chuàng)的材料和裝備技術(shù)，開發(fā)了高效、安全的儲制氫材料及供氫裝置，其中儲制氫納米材料能量密度高達(dá)1500wh/kg，供氫裝置質(zhì)量供氫密度大于4wt%，儲運氫工作壓力小于0.5MPa，可廣泛應(yīng)用于單兵作戰(zhàn)電源、無人機(jī)、UUV等。此外，公司研發(fā)生產(chǎn)的氫分子生物醫(yī)學(xué)納米材料，水解可控釋放氫氣，氫氣純度高，成本低，使用安全方便，可廣泛用于醫(yī)學(xué)、化妝品和食品以及氫農(nóng)業(yè)領(lǐng)域。

北京大學(xué)分子工程蘇南研究院成立于2017年5月18日,是北京大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院在國內(nèi)建立的一家專注于產(chǎn)業(yè)技術(shù)開發(fā)轉(zhuǎn)化的研究院，由北京大學(xué)、常熟市、江蘇省產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院三方合作共建，其法人單位江蘇集萃分子工程研究院有限公司于2017年4月12日注冊成立。

研究院依托北京大學(xué)人才和科技優(yōu)勢、江蘇省產(chǎn)研院的機(jī)制優(yōu)勢、常熟市的產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢，聚焦分子工程，全力打造新材料、新能源、生物醫(yī)藥及先進(jìn)制造四大主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)，致力于前沿技術(shù)研究、關(guān)鍵技術(shù)開發(fā)、一流成果轉(zhuǎn)化和高端人才培養(yǎng)，著力構(gòu)建引領(lǐng)高端科技開發(fā)、服務(wù)戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的新型研發(fā)機(jī)構(gòu)。