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$包钢股份(SH600010)$ $北方稀土(SH600111)$ 1、氢能板块崛起 临近2022年，A股氢能板块再度爆发。2021年一整年，氢能概念都非常火热。截至12月16日，今年以来氢能源指数已上涨了82.12%。这只是开始。11月，有业内专家公开表示，国家层面关于氢能产业发展的顶层设计呼之欲出。可以预想，2022年，资本市场的关键词离不开“氢”。 2.氢燃料汽车需要储氢“油箱” 氢燃料电池车的结构和燃油车更像，燃料电池需要氢气来发电，所以需要“油箱”——一套储氢装置来为他提供氢气。氢燃料电池将氢气和空气在内部电化学反应之后产生电能供给电机驱动车辆。
而区别于油箱的是，这套储氢装置技术含量相当高。和纯电动车受困于锂电池能量密度和充电时间一样，燃料电池车同样面临着能量密度的困扰。因为氢气密度实在太小，1kg的氢气在常温常压下有差不多11立方米那么大，不可能放到车上应用，因此，必须用各种技术手段提高氢气储存的密度。 3.储氢装置的分类 目前，储氢装置大致可以分为三类。 第一类是高压气态储氢。高压储氢的优点是储存耗能低，成本较低，充放气速度快，常温下可以利用减压阀直接调控氢气的释放速度应对汽车在行驶中不同的工况需求。而且要为这种高压氢罐充氢，就意味着需要更高压的加氢装置，以及与之配套的供应运输体系…… 现在所有的燃料电池车，丰田的Mirai、现代的NEXO等等都是采用了这种方案。这套缺点还很多，不改进就会阻碍整个氢燃料电池产业的发展。 a．压力风险 （1）高压氢气储运设备一般都在几十个MPa下使用，储存着大量的能量，因超温、充装过量等原因，设备有可能强度不足而发生超压爆炸； （2）车用储氢容器和高压氢气运输设备，需要频繁重复充装，不但原有的裂纹类缺陷有可能扩展，而且可能在使用过程中萌发出新的裂纹，导致疲劳破坏。 b.充装风险 （1）高压氢气储运设备在充装气体的时候，气体介质在压力降低时会放出大量的热量，通过热的传递过程，使得设备的各连接部分温度升高； （2）温度过高可能会使充装气体的人员受到损害，同时也改变了设备承压材料的本构关系，影响到承压能力； （3）在抽送或压缩氢气时、检修、动火过程中各种原因导致氢气与氧气或其它助燃气体混合，达到一定的浓度极限时，遇火源会引起爆炸事故。 第二种是液化储氢。液氢的密度是常温常压中气态氢的845倍。但是氢气不像氮气，二氧化碳，可以通过加压实现液化，氢气液化的临界温度低至-234摄氏度，高于临界温度再高的压力都无法将氢气液化。这就直接否决了车上直接使用液氢储存的可能。 第三种是固态储氢。 固态储存是利用固体对氢气的物理吸附或化学反应等作用，将氢储存于固体材料中。固态储存一般可以做到安全、高效、高密度，是气态储存和液态储存之后，最有前途的研究发现。固态储存需要用到储氢材料，需找和研制高性能的储氢材料，成为固态储氢的当务之急，也是未来储氢发展和乃至整个氢能利用的关键。 4.极具发展潜力的固态储氢材料 ——稀土储氢材料 稀土储氢材料在较低温度下可吸放氢气，是一种极具发展潜力的功能材料和能源材料，也是21世纪绿色能源领域的战略材料。在稀土金属中加入某些金属形成合金后，在较低温度下可吸放氢气，这便是稀土储氢材料。 目前，产业化的储氢材料仍然是AB5系列，主要用于Ni/MH电池的负极材料。2006年，A2B7型储氢合金在日本实现产业化。在已开发的一系列贮氢材料中，稀土系贮氢材料性能最佳，应用也最为广泛。 发展历程 20世纪60年代，荷兰Phillips实验室Zijlstra等发现SmCo5稀土金属间化合物可吸收氢原子，Vucht研究发现LaNi5等稀土金属间化合物在室温下可吸放氢 20世纪70年代，美国COMSAT实验室研制出以LaNi5为负极材料的Ni/MH电池 20世纪80年代，荷兰Phillips实验室Willems在提高LaNi5系合金充放电循环稳定性上获得突破，以储氢材料为负极材料的Ni/MH电池逐步趋于实用化 20世纪90年代，镍氢电池从实验室研究走向商业化实用阶段，其所用负极材料以LaNi5系储氢合金为主 21世纪初，LaNi5系储氢合金的开发已接近理论容量，人们开始研发更高吸氢容量的合金，以La-Mg-Ni超晶格储氢材料为负极的超低自放电镍氢电池开始投入市场. 国家对稀土储氢类材料的发展提出了如下指导意见：
全球市场格局 目前，全球稀土储氢材料95%由中国和日本供应，中国储氢合金产量超过全球总产量的70%。随着氢能汽车的推广应用，稀土储氢材料的市场需求也将大大增加。 5.固态储氢材料 ——LaNi5系储氢合金（AB5型稀土储氢） La就是轻稀土中的镧，北方稀土每年生产大量的氧化镧或者金属镧。 一辆氢燃料电池车需要几百公斤的固态储氢材料作为“氢油箱”，如果LaNi5系储氢合金发展成为主流（这个条件目前还不成熟），那么一辆车就需要几十公斤的镧。如果未来的5-10年，氢燃料电池车发展到100万台，那么需要的镧将是惊人的。 内蒙地区稀土资源丰富，但目前镧铈稀土积压严重，而稀土储氢材料恰恰大量使用了镧铈元素。如能借机在当地发展稀土系固态储氢，则能使优势资源协同发展，走出一条有中国特色的氢能发展之路。 |
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