小金属行业深度报告：“氢”风已至镁基储氢为镁行业提供新机遇

目录氢能发展不断提速拉动储氢材料广阔市场 1氢能：碳目的重要体 1成本+密度是液体氢和气储氢的要缺陷 3兼具安性及效率固储氢发潜力大 5固态储氢百花齐放镁基储氢优势瞩目 6固态储材料全性强氢效率高 6物理附类储脱附氢力强用场景限 6金属储氢储密度大安全性强 7配位化物放速度缓慢可逆差 7水合储氢成低储密度不足 7镁基储密度高成本下空间巨大 7高储密度高安全性镁基储材料性优显著 8镁基氢化学应简单研究团雄厚备术优势 9镁资丰富满足镁储氢大模应用 10镁基能环境好符安全环要求 降低吸氢所温度是基储氢展关键 纳米减小颗尺寸善吸附速率 合金有效降吸附氢度 添加化剂综提升储性能 12复合金属配氢化物高储氢量 12冶金及煤化工或率先运用镁基储氢储能应用前景阔 12氢冶金术是金行业排的重方向 12氢能炼铁过中减少CO2排放关键 12绿氢合加快炭的高清洁利用 14镁储氢助电大规模峰和跨节、跨域能 15镁基储有望能新能汽车 16我国氢站建加速中首个固加氢站地 17合金氢解决燃料汽安全难题 18相关标的：云海金属 18风险提示 19插图目录图1氢能业示意图 1图2未势源第代70MPa-57LⅣ型氢 4图3未势源Ⅳ型储结构 4图4首个业规模LOHC色氢进口方案 5图5液态机氢载运氢示图 5图6常见态储氢——圆形冷却管 5图7常见态储氢——盘式换热器 5图8储氢金吸放的示意图 6图9全国台吨级基固态运氢车 9图10镁储氢氢反应过示意图 9图自然界资源主存在形式 10图122022年全球镁矿产分布 图132022年全球锭产量布 图14吸氢过程颗粒大的关系意图 图15氢金“步走发展路图 13图16微氢气还铁矿石构示意图 14图17绿耦合煤工系统意 14图18合氨生产业链示意 15图19甲生产产链示意 15图20含能流的－气能互联系结构示图 16图212018-2022中国料电池车产销况 17图22气、液氢氢站工原理 17图23小岛电氢慧能源站 18图24云金属2012-2023H1营收入 19图25云金属2012-2023H1年母净利润 19表格目录表1氢能点政策 2表2典型氢技术成熟度生产规和碳放度对比 2表3典型氢技术比 3表4现有液化理原理及用情况 4表5固态氢材料氢量高 6表6物理附类储材料优势 7表7金属储氢材优劣势 7表8配位化物储材料优势 7表9镁基氢材料氢量高 8表10镁储氢运成本低 8表镁基储研究团介绍 9表12资储量及布地区 10表13不镁基合储氢性能 12表14全氢能炼试验项的技术投资与排果 13表15云金属产介绍 18氢能发展不断提速拉动储氢材料广阔市场氢能：双碳目标的重要载体图1氢能产业示意图资料来源：《氢能工业现状、技术进展、挑战及前景》，政策支持技术突破，我国氢能产业发展迅速。表1氢能重点政策时间 部门 政策 意义2020.4和信息化部等国家能源局2020.4和信息化部等国家能源局2020.6国家能源局2020.10国务院2021.2国务院2021.6国家能源局2021.10国务院2021.10国务院2021.10国家能源局2021.11国资委2021.11工信部2021.12国务院2022.3发改委、能源

《关于完善新能源汽车推广应用财政补贴政策的通知》

对燃料电池汽车的购置补贴采取“以奖代补”的方式，争取年内建立氢能汽车完整产业链《华民和能法征意稿》 优发可生源开应替油的型燃料《2020年源作导见》 从革新推新术业角推氢发展年》《关于加快建立健全绿色低碳循环发展经济体系的指导意见》《关于组织开展“十四五”第一批国家能源研发创新平台认证工作的通知》

攻克氢能储运、加氢站、车载储氢等氢燃料电池技术，健全氢燃料制、储、运坚持节能优先，提升可再生能源氢能利用比例，因地制宜发展氢能大力发展氢燃料电池的使用，推动燃料电池电动汽车能耗及续航里程、车载氢系统等标准的制定“四”国洁产行案》 鼓绿炼、氧碳合制醇降工程《中共中央国务院关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》

推进经济社会发展全面绿色转型，加快构建清洁低碳安全高效能源体系，提高对外开放绿色低碳《2030年碳峰动案》 拓了能交运领的用推氢料动力重型货运车辆《关于推进中央企业高质量发展做好碳达峰碳中和工作的指导意见》

稳步构建氢能产业体系，完善氢能制、储、输、用一体化布局“四”业色展划》 提清能的重鼓氢的用“四”能排合作案》 推绿转，力现达峰局等六部门

《关于“十四五”推动石化化工行业高质量发展的指导意见》

加速石化化工行业变革、提高清洁生产水平，促进了氢能的发展2022.3 发委 《能业展长规（2021—2035年》2022.4 教部 《强达碳和等育才养系建设工作方案》资料来源：《氢能产业政策及商业化模式分析》，

将氢能作为未来能源体系的重要组成部分，保障了战略地位为实现碳达峰、碳中和目标提供人才储备（CCS）氢气 工艺路线技术成熟度生产规模（标准立方米/氢气 工艺路线技术成熟度生产规模（标准立方米/小时）碳排放（千克CO2/千克H2）灰氢 煤氢成熟1000~20×10419天然气制氢成熟200~20×10410煤制氢+CCS示范论证1000~20×1042天然气重整制氢+CCS示范论证200~20×1041甲醇裂解制氢成熟50~5008.25芳烃重整副产氢成熟—有焦炉煤气副产氢成熟—有氯碱副产氢成熟—有绿氢 水解氢初步成熟0.01~4×104—核能制氢基础研究——蓝氢生质氢 基研究 — —光化氢 基研究 — —资料来源：《中国氢能技术发展现状与未来展望》，20min0.5h。(35MPa70MPa)(30MPa，300以上成本高+密度低是液体储氢和气态储氢的主要缺陷6.5wt%（质量百分比62千克/574°C4%~75%储氢技术分为两个方向：物理储氢和化学储氢。表3典型储氢技术对比储技术 高气储氢 低液储氢 固金储氢 有溶储氢储氢密度/wt%

1.0~5.7 5.1~10.0 1.0~10.5 5.0~10.0优点 技成，本，氢快，工作条件较宽

储密高氢度高 不要力器氢高

储氢密度高，成本较低，安全性较高，运输便利缺点 储密低存泄全隐患

液化过程能耗高，易挥发，成本高

放氢率低，吸放氢有温度要求，储氢材料循环性差

副反应产生杂质气体，脱氢反应需高温，催化剂易结焦失活应情况 成商化 国商化国仅空领域资料来源：《中国氢能技术发展现状与未来展望》，

研阶段 研阶段20MPa15MPa图2未能第二代70MPa-57LⅣ储氢 图3未能Ⅳ储结构资料来源：全球氢能网， 资料来源：全球氢能网，低温液态储氢解决了高压气体储氢体积储氢密度低的问题，但其液化过程能耗高，易挥发，成本高。低温液态储氢将氢气冷却至-253℃，液化储存于低温绝热液氢罐中，845表4现有氢液化理论原理及应用情况氢液化论 提出者时间 原理 应用情况克德化环论 乔·劳/1902年蒂莫豪斯、弗林等/1989

高压气体经膨胀机绝热膨胀做功，气体内能得以消耗，提高制冷循环效率，获得更大的温降和冷量。将克劳德液化循环使用液氮进行预冷

带膨胀机的液化循环在气体液化和分离工艺中应用最广德国慕尼黑附近英戈尔斯克劳德预冷却液化理论

年 却与流环比化率提高70%使用二次氦气制冷机液化氢气，由氦制

塔特的氢液化工厂，自1992年运行至今1995年，中航101所引进氦冷液系统 南、兰等/1994年资料来源：《氢气低温液化与储运技术进展》，

冷循环提供氢冷凝液化所需的冷量

氦制冷氢液化机保障航天器液氢燃料供应LOHC5000(NH3)(LOHC)19000储存容量下，只能携带13吨氢气。图4首工规模LOHC绿气口案 图5液有氢体氢意图资料来源：全球氢能网， 资料来源：全球氢能网，兼具安全性及高效率固态储氢发展潜力大图6常固储罐柱冷管 图7常固储罐管换器资料来源：《镁基固态储氢材料研究进展》， 资料来源：《镁基固态储氢材料研究进展》，物理吸附类储氢材料的工作原理是运用范德华力对氢气的吸附作用，提高材料对（MOFs）图8储氢合金吸放氢的示意图资料来源：北京大学官网，可以使得NaAlH4度7.6wt%110kg/m3,（≥300℃）MgH2/Mg固态储氢百花齐放镁基储氢优势瞩目固态储氢材料安全性强储氢效率高表5固态储氢材料储氢量高储氢方式 分类 储氢量气储氢 高气储氢 4.0-5.7液储氢 低液储氢 >5.7有液储氢 >5.7物吸储氢 1.0-12.0固态储氢资料来源：国际氢能网，

金合储氢 1.0-8.0配氢物氢 10.6（论水物0.22-11.2物理吸附类储氢材料脱附氢能力强，但条件严格。表6物理吸附类储氢材料优劣势材料 优势 劣势碳储材料 安性；本；命；氢条件合适

高吸氢对温度、压强有一定要求；制作成本高无机多孔储氢材料金属有机框架储氢材料

选性附体 高氢温、强要求可；实高氢附 常下氢低资料来源：《固体储氢材料的研究进展》，金属基储氢储氢密度大安全性强步提升。表7金属基储氢材料优劣势材料优势劣势稀土基吸放氢条件温和；吸放氢速率快；对杂质不敏感；平衡压差小储氢量小；吸氢后金属晶胞体积膨胀大、易粉化镁基储量丰富；理论储氢量和体积储氢密度高；成本低对温度要求高；循环稳定性差钛基资源丰富、制备简单、价格低廉、吸放氢条件温和抗毒性能较差；对温度、压强要求高钒基常温常压下进行可逆吸放氢循环高稳定性所需成本高锆基反应速度快；吸氢量大；循环寿命长；没有滞后效应合金成本高；稳定性较差；较难活化资料来源：国际氢能网，《固体储氢材料的研究进展》，氢材料。表8配位氢化物储氢材料优劣势材料具体物质优势劣势铝氢化物NaAlH4LiAlH4催化机理尚不清楚可逆性差KAlH4理论储氢量高；不需要催化剂理论储氢量低硼氢化物LiBH4NaBH4理论储氢量极高理论储氢量高吸放氢温度高；放氢速度慢；可逆性差放氢效率低Mg(BH4)2理论储氢量高放氢过程复杂碱金属氨基化物LiNH2理论储氢量高放氢过程伴随氨气资料来源：《固体储氢材料的研究进展》，水合物储氢成本低储氢密度不足1m3160~170m3高储氢密度10001.5表9镁基储氢材料储氢量高材料合金种类储氢量（wt%）镁基储氢材料MgH27.60钛基储氢材料TiFeTiMn21.892.00钒基储氢材料VH23.80镧基储氢材料LaNi51.37资料来源：《固体储氢材料的研究进展》，《固态金属储氢技术在加氢站领域的应用及展望》，100300500表10镁基储氢运营成本低100km300km500km高压气态储氢7元/公斤21元/公斤35元/公斤低温液态储氢18元/公斤20元/公斤22元/公斤镁基固态储氢4元/公斤12元/公斤20元/公斤资料来源：维科网，2023412401MPa3（气态储氢）3—4图9全国首台吨级镁基固态储运氢车资料来源：澎湃新闻，镁基储氢化学反应简单，无副产物，控制性良好。单质镁可以在高温条件下与氢气反应生成MgH2，化学反应方程式简单，反应过程中没有其他产物。图10镁基储氢氢化反应过程示意图资料来源：《固体储氢材料的研究进展》，表11镁基储氢研究团队介绍名称 介绍 最新进展上海交通大学丁文江院士团队

3010年，2019

2019年，由氢枫能源和上海交大团队联合成立氢储（上海）科技有限公司，实施项目落地。2022年，推出镁基固态储氢车。2023年推出首台吨级力氢学域前性础究。 镁固储车。

潘复生院士团队依托国家镁合金材料工程技术研究中心，在围绕国家重大战略需求和镁产业迫切需求、突破若干关键技术和解决核心难题过程中自然形成的。邹建新教授围绕镁基能源和结构材料开展了深入研究，目前负责材料基因组国家重点研发计划项目“轻质高强镁合金集成计算与制备”，研究方向为镁基储氢材料，镁电池和燃料电池系统。

2021“2023ACS资料来源：上海交通大学氢科学中心，重庆大学新闻网，镁资源丰富可满足镁基储氢大规模应用40USGS20221700。9090%。图11自然界镁资源主要存在形式表12资源储量及分布地区

资料来源：亚洲金属网，资储量 分布地区菱矿 5.8吨 辽、东西、疆甘等盐资源 氧化镁42.81亿、酸镁17.22亿吨 西自区北和海柴木白石 40亿以上 山、夏河、林全遍及资料来源：，华通白银网，图122022全菱矿量布 图132022全镁产分布37%63%10%90%中国 中国37%63%10%90%海外 海外资料来源：USGS， 资料来源：USGS，镁基础能环境友好符合安全环保要求要选择。降低吸附氢所需温度是镁基储氢发展关键MgH2MgH2善MgH2/Mg纳米化减小颗粒尺寸改善吸附氢速率MgH2尺寸的纳米化可以调控热力学和动力学性能，有利于氢分子的吸附和扩散。当块体MgH2H2HH图14吸放氢过程与颗粒大小的关系示意图资料来源：《镁基固态储氢材料研究进展》，合金化有效降低吸附氢温度MgMg和H生成次稳定的氢化物而降低MgH2/放氢反应提供大量Mg/MgH2表33不同镁基合金储氢性能合金ΔH(kJ·mol-1H2)储氢量（wt%）Mg2Ni64.53.6Mg2Si36.45Mg2Fe(H6)87.05.5Mg0.95In0.0568.15.3Mg3Ag68.22.1Mg3La81.02.89Mg2CoH579.04.5资料来源：《镁基固态储氢材料研究进展》，添加催化剂综合提升储氢性能Mg/MgH2HH2Mg/MgH2复合轻金属配位氢化物提高储氢容量用轻金属配位氢化物与MgH2构建复合材料可以显著增加体系的储氢容量，改善氢冶金技术是冶金行业减排的重要方向CO2排放的关键用。冶金业碳排放量巨大，急需降低碳排放量以满足碳中和目标。1t1.8tCO218.81490%的碳CO2H22060量变化趋势和钢铁工业“双碳”愿景的基础上，提出我国氢冶金发展按四步走的建议：图15氢冶金“四步走”发展线路图资料来源：《破题深度脱碳氢冶金将成重要发展方向》，家也已经投入部分氢能炼钢项目。欧洲有3个项目是基于氢能炼钢的：HY⁃BRIT、SALCOSH2Future/Susteel表14全球氢能炼钢试验项目的技术的投资与减排效果国别 技术手段 预期减排 投资需求 备注说明业

应用氢的试验高炉作业与普通的高炉作业相比

减少近10% -9.15亿人民币（研

如果按照与现有技术中的细煤粉喷吹设备为相同规模设想，推测每座高炉将需要几十亿日元规模的投资韩国 氢原铁开成功HYBRIT目瑞 氢原铁典）

15%HYBRIT项目10%CO27%

发2.5民币中试阶段的投资将花费14亿瑞典克朗（瑞典能源署出资接近50%）

-HRBRIT的生产成本大约比传统炼钢工艺高出20%~30%，通过欧盟排放交易体系（HYBRITSALCOS项（国）氢原铁艺 减排50%~85% - -国）氢原铁艺 减排80% - -奥联 绿氢生产 - 1800欧元 项周期是4.5年资料来源：《中国氢能产业高质量发展前景》，CCUS100%50%结合技术)CCUS图16微波氢气还原铁矿石结构示意图资料来源：《氢冶金基础研究和新工艺探索》，绿氢耦合加快煤炭的高效清洁利用COCOCO2图17绿氢耦合煤化工系统示意资料来源：《绿氢耦合现代煤化工发展路径研究》，85%我国的合成氨产量近6000万t/a，其中4500万吨来自煤炭，消耗约5000万吨标准煤，1.54500800万吨绿1.5CO2CO25000万吨。78006200262007501.6CO2排放。图18成生产链意 图19醇产业示意资料来源：《绿氢耦合现代煤化工发展路径研究》， 资料来源：《绿氢耦合现代煤化工发展路径研究》，镁储氢有助电网大规模调峰和跨季节、跨地域储能(P2G)技图20含氢能流的电－气能源互联系统结构示意图资料来源：《面向规模化风电消纳的电-气-氢能源互联系统协同规划》，P2G气技术（powertoga