包头稀土研究院用稀土新材料敲开氢能产业的“大门” 未来“氢”“稀”可见

风能、太阳能等可再生能源利用，氢能、储能技术是21世纪全球能源转型升级的重大战略需求，是实现“双碳”的有效途径。

近年来，科学家们积极寻找科学有效的可再生能源转化技术和储能载体，氢能产业进入了人们的视野。由于氢通常以气态存在，具有易燃、易爆、易扩散属性，对存储和运输条件要求异常苛刻。寻求安全、高效的储氢方法或材料，成为发展氢能产业的关键。固态储氢相较于高压气态、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，是未来高密度安全储存利用氢能的发展方向。

◆ 高能量密度稀土储氢材料及其可再生能源储能转换技术示范工程的燃料电池实验机

稀土储氢材料可在较低温度下吸放氢气，且体积储氢密度高，使用更加安全，是一种极具发展潜力的功能材料和能源材料。2021年7月，由稀土院牵头的“高能量密度稀土储氢材料及其可再生能源储能转换技术示范工程”项目（以下简称示范工程项目），正式在自治区科技厅立项。项目围绕“科技兴蒙”支持的重点领域——稀土、氢能、储能以及新材料、新能源，开展关键技术攻关，最终将实现通过应用稀土储氢材料和燃料电池技术，利用氢能及储能产业技术转化消纳风能、太阳能，满足国家发展风力、光伏电能的“削峰填谷”储能需求，同时实现系统热电一体化管理，提高能源利用效率和设备运行稳定性。

“如何解决风、光、氢、电、热互补且高效稳定运行是项目实施的关键。经过前期理论、实验验证，稀土院联合中国科学院长春应用化学研究所、内蒙古稀奥科镍氢动力电池有限公司打通技术关卡，并在2022年底又对相关设备系统进行联调联试。”稀土院储氢材料组长李宝犬说，项目联试还没完成，就已经有能源公司找上门来想要开展合作，项目前景超出我们的预料。

在2022年的第十四届中国包头·稀土产业论坛上，专家提出要加强稀土资源综合平衡利用研究，加大镧、铈利用和中重稀土开发利用的力度。

李宝犬坦言，白云鄂博矿中的稀土资源主要以轻稀土元素为主，镨、钕元素受到了市场热捧，供不应求，而伴生的丰度约75%的镧、铈元素相对过剩。如何让多种稀土元素协同发展，这不仅仅是白云鄂博矿面临的现实问题，更是稀土全行业在实现高质量发展征途中必须攻克的难关。

◆ 李宝犬介绍高能量密度稀土储氢材料及其可再生能源储能转换技术示范工程模型沙盘建成后的样子

李宝犬介绍，之所以要做这个示范工程项目，最主要是看到了稀土在能源领域的应用前景。以储氢合金为工质的氢储存系统、储能镍氢电池在新能源、可再生能源及能效方面扮演着重要角色。氢能源应用范围广，不仅可用作传统石油、化工的原材料，实现再生能源补充发电，还能应用于燃料电池汽车，并依托氢燃料电池技术，建立分布式能源网络，做到区域或城市电力、热能、冷能的联合供应。该项目的持续推进，将有效缓解镧、铈轻稀土元素应用不平衡的行业“瓶颈”问题。

据了解，稀土院已在储氢领域默默耕耘了40余年，从最初的电化学储能研究方向，到近些年发展势头强劲的稀土固态储氢材料，现已拥有完整的材料制备、测试及应用实验条件和产业化装备，形成稀土储氢合金材料研究、应用及产业化技术开发团队，研发工作处于国内外先进水平。目前，稀土院已获授权国际专利2项，国内发明专利20余项。