$包鋼股份(SH600010)$ $北方稀土(SH600111)$ 

1、氫能板塊崛起

臨近2022年，A股氫能板塊再度爆發(fā)。2021年一整年，氫能概念都非?；馃?。截至12月16日，今年以來氫能源指數(shù)已上漲了82.12%。這只是開始。11月，有業(yè)內(nèi)專家公開表示，國家層面關(guān)于氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的頂層設(shè)計呼之欲出?？梢灶A(yù)想，2022年，資本市場的關(guān)鍵詞離不開“氫”。

2.氫燃料汽車需要儲氫“油箱”

氫燃料電池車的結(jié)構(gòu)和燃油車更像，燃料電池需要氫氣來發(fā)電，所以需要“油箱”——一套儲氫裝置來為他提供氫氣。氫燃料電池將氫氣和空氣在內(nèi)部電化學(xué)反應(yīng)之后產(chǎn)生電能供給電機驅(qū)動車輛。

而區(qū)別于油箱的是，這套儲氫裝置技術(shù)含量相當(dāng)高。和純電動車受困于鋰電池能量密度和充電時間一樣，燃料電池車同樣面臨著能量密度的困擾。因為氫氣密度實在太小，1kg的氫氣在常溫常壓下有差不多11立方米那么大，不可能放到車上應(yīng)用，因此，必須用各種技術(shù)手段提高氫氣儲存的密度。

3.儲氫裝置的分類

目前，儲氫裝置大致可以分為三類。

第一類是高壓氣態(tài)儲氫。高壓儲氫的優(yōu)點是儲存耗能低，成本較低，充放氣速度快，常溫下可以利用減壓閥直接調(diào)控氫氣的釋放速度應(yīng)對汽車在行駛中不同的工況需求。而且要為這種高壓氫罐充氫，就意味著需要更高壓的加氫裝置，以及與之配套的供應(yīng)運輸體系……

現(xiàn)在所有的燃料電池車，豐田的Mirai、現(xiàn)代的NEXO等等都是采用了這種方案。這套缺點還很多，不改進就會阻礙整個氫燃料電池產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

a．壓力風(fēng)險

（1）高壓氫氣儲運設(shè)備一般都在幾十個MPa下使用，儲存著大量的能量，因超溫、充裝過量等原因，設(shè)備有可能強度不足而發(fā)生超壓爆炸；

（2）車用儲氫容器和高壓氫氣運輸設(shè)備，需要頻繁重復(fù)充裝，不但原有的裂紋類缺陷有可能擴展，而且可能在使用過程中萌發(fā)出新的裂紋，導(dǎo)致疲勞破壞。

b.充裝風(fēng)險

（1）高壓氫氣儲運設(shè)備在充裝氣體的時候，氣體介質(zhì)在壓力降低時會放出大量的熱量，通過熱的傳遞過程，使得設(shè)備的各連接部分溫度升高；

（2）溫度過高可能會使充裝氣體的人員受到損害，同時也改變了設(shè)備承壓材料的本構(gòu)關(guān)系，影響到承壓能力；

（3）在抽送或壓縮氫氣時、檢修、動火過程中各種原因?qū)е職錃馀c氧氣或其它助燃?xì)怏w混合，達到一定的濃度極限時，遇火源會引起爆炸事故。

第二種是液化儲氫。液氫的密度是常溫常壓中氣態(tài)氫的845倍。但是氫氣不像氮氣，二氧化碳，可以通過加壓實現(xiàn)液化，氫氣液化的臨界溫度低至-234攝氏度，高于臨界溫度再高的壓力都無法將氫氣液化。這就直接否決了車上直接使用液氫儲存的可能。

第三種是固態(tài)儲氫。

固態(tài)儲存是利用固體對氫氣的物理吸附或化學(xué)反應(yīng)等作用，將氫儲存于固體材料中。固態(tài)儲存一般可以做到安全、高效、高密度，是氣態(tài)儲存和液態(tài)儲存之后，最有前途的研究發(fā)現(xiàn)。固態(tài)儲存需要用到儲氫材料，需找和研制高性能的儲氫材料，成為固態(tài)儲氫的當(dāng)務(wù)之急，也是未來儲氫發(fā)展和乃至整個氫能利用的關(guān)鍵。

4.極具發(fā)展?jié)摿Φ墓虘B(tài)儲氫材料 ——稀土儲氫材料

稀土儲氫材料在較低溫度下可吸放氫氣，是一種極具發(fā)展?jié)摿Φ墓δ懿牧虾湍茉床牧希彩?1世紀(jì)綠色能源領(lǐng)域的戰(zhàn)略材料。在稀土金屬中加入某些金屬形成合金后，在較低溫度下可吸放氫氣，這便是稀土儲氫材料。

目前，產(chǎn)業(yè)化的儲氫材料仍然是AB5系列，主要用于Ni/MH電池的負(fù)極材料。2006年，A2B7型儲氫合金在日本實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。在已開發(fā)的一系列貯氫材料中，稀土系貯氫材料性能最佳，應(yīng)用也最為廣泛。

發(fā)展歷程

20世紀(jì)60年代，荷蘭Phillips實驗室Zijlstra等發(fā)現(xiàn)SmCo5稀土金屬間化合物可吸收氫原子，Vucht研究發(fā)現(xiàn)LaNi5等稀土金屬間化合物在室溫下可吸放氫

20世紀(jì)70年代，美國COMSAT實驗室研制出以LaNi5為負(fù)極材料的Ni/MH電池

20世紀(jì)80年代，荷蘭Phillips實驗室Willems在提高LaNi5系合金充放電循環(huán)穩(wěn)定性上獲得突破，以儲氫材料為負(fù)極材料的Ni/MH電池逐步趨于實用化

20世紀(jì)90年代，鎳氫電池從實驗室研究走向商業(yè)化實用階段，其所用負(fù)極材料以LaNi5系儲氫合金為主

21世紀(jì)初，LaNi5系儲氫合金的開發(fā)已接近理論容量，人們開始研發(fā)更高吸氫容量的合金，以La-Mg-Ni超晶格儲氫材料為負(fù)極的超低自放電鎳氫電池開始投入市場.

國家對稀土儲氫類材料的發(fā)展提出了如下指導(dǎo)意見：

全球市場格局

目前，全球稀土儲氫材料95%由中國和日本供應(yīng)，中國儲氫合金產(chǎn)量超過全球總產(chǎn)量的70%。隨著氫能汽車的推廣應(yīng)用，稀土儲氫材料的市場需求也將大大增加。

5.固態(tài)儲氫材料 ——LaNi5系儲氫合金（AB5型稀土儲氫）

La就是輕稀土中的鑭，北方稀土每年生產(chǎn)大量的氧化鑭或者金屬鑭。

一輛氫燃料電池車需要幾百公斤的固態(tài)儲氫材料作為“氫油箱”，如果LaNi5系儲氫合金發(fā)展成為主流（這個條件目前還不成熟），那么一輛車就需要幾十公斤的鑭。如果未來的5-10年，氫燃料電池車發(fā)展到100萬臺，那么需要的鑭將是驚人的。

內(nèi)蒙地區(qū)稀土資源豐富，但目前鑭鈰稀土積壓嚴(yán)重，而稀土儲氫材料恰恰大量使用了鑭鈰元素。如能借機在當(dāng)?shù)匕l(fā)展稀土系固態(tài)儲氫，則能使優(yōu)勢資源協(xié)同發(fā)展，走出一條有中國特色的氫能發(fā)展之路。

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