鎂材料：可再生能源儲(chǔ)能“潛力股”

在日前舉行的2023世界鉀鹽鉀肥大會(huì)暨格爾木鹽湖論壇——鎂化合物和金屬鎂產(chǎn)業(yè)論壇上，與會(huì)專家提出，鎂產(chǎn)業(yè)發(fā)展“遇到了千載難逢的機(jī)會(huì)”，隨著有關(guān)技術(shù)不斷成熟，未來將在可再生能源儲(chǔ)能領(lǐng)域大放異彩，推動(dòng)社會(huì)走向清潔化。

“缺乏低成本、安全可靠的儲(chǔ)能技術(shù)已成為能源轉(zhuǎn)型和消納低谷電的最大瓶頸，嚴(yán)重制約了我國(guó)能源結(jié)構(gòu)調(diào)整?！敝袊?guó)工程院院士潘復(fù)生指出，可再生能源是不穩(wěn)定能源，存在嚴(yán)重的棄風(fēng)、棄光、棄水現(xiàn)象。2016~2021年間，我國(guó)棄風(fēng)、棄光電量共計(jì)2020億千瓦時(shí)，相當(dāng)于兩個(gè)三峽水電站的發(fā)電量。

潘復(fù)生進(jìn)一步解釋說，以鋰離子電池為代表的電化學(xué)儲(chǔ)能，雖然在電動(dòng)交通工具、電子產(chǎn)品等方面獲得廣泛應(yīng)用，但儲(chǔ)能風(fēng)險(xiǎn)極大，難以應(yīng)用于中大型電化學(xué)儲(chǔ)能電站，且存在資源短缺、安全性能較差、環(huán)境污染嚴(yán)重等問題。抽水蓄能則因地理?xiàng)l件限制多、建設(shè)周期長(zhǎng)和投資成本高等因素，無法有效推廣應(yīng)用。發(fā)展新一代儲(chǔ)能技術(shù)已迫在眉睫。

“與鋰相比，鎂電池具有量輕、安全性高、能量密度高、耐熱性能好的優(yōu)勢(shì)，是當(dāng)下鎂質(zhì)新材料研發(fā)的重要方向?！敝袊?guó)無機(jī)鹽工業(yè)協(xié)會(huì)鎂化合物分會(huì)會(huì)長(zhǎng)孫文說，我國(guó)鎂礦資源非常豐富，占世界鎂礦資源總量的70%以上，可以說是“取之不盡，用之不竭”。

據(jù)介紹，鎂電池體積理論能量密度是鋰電池的1.5倍以上。潘復(fù)生表示，一旦突破鎂陽極使用效率、高活性低成本催化劑、空氣電極結(jié)構(gòu)優(yōu)化、電解液穩(wěn)定性和高效性等方面的技術(shù)關(guān)卡，鎂電池的能量密度有望超過1000瓦時(shí)/千克。

“歐美日等地區(qū)、國(guó)家目前都已制定了鎂電池相關(guān)研發(fā)計(jì)劃，甚至將之稱為‘電池領(lǐng)域的顛覆者’?！迸藦?fù)生說，鎂電池未來將應(yīng)用于光伏、風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)儲(chǔ)能，電動(dòng)汽車等動(dòng)力電池和電子設(shè)備電池等領(lǐng)域，是新一代儲(chǔ)能材料的代表。

此外，鎂基材料也是理想的儲(chǔ)氫材料。潘復(fù)生認(rèn)為，相比目前常用的儲(chǔ)氫方法如高壓、液態(tài)儲(chǔ)氫等，鎂儲(chǔ)氫材料具有成本競(jìng)爭(zhēng)力強(qiáng)、安全性能高、能量?jī)?chǔ)存密度高的優(yōu)勢(shì)。鎂儲(chǔ)氫材料實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化后，將有效解決棄風(fēng)、棄光現(xiàn)象，助力光伏產(chǎn)業(yè)、風(fēng)電產(chǎn)業(yè)大規(guī)模發(fā)展，還將促進(jìn)燃料電池汽車的快速發(fā)展?！霸跉淠馨l(fā)展戰(zhàn)略和‘雙碳’戰(zhàn)略的指引下，鎂儲(chǔ)氫材料產(chǎn)業(yè)需求有望超過萬億元。”潘復(fù)生說。

“眼下青海鹽湖電解法制鎂技術(shù)正在蓬勃發(fā)展，將進(jìn)一步推動(dòng)鎂在能源結(jié)構(gòu)調(diào)整方面發(fā)揮作用?！睂O文指出，青海具有豐富的水電資源，為鎂工業(yè)提供了強(qiáng)大動(dòng)力和清潔能源，生產(chǎn)每千克鎂的二氧化碳排放量可低于6.5千克。而格爾木地區(qū)又是中國(guó)目前最大的光伏產(chǎn)業(yè)試驗(yàn)基地，鎂產(chǎn)業(yè)與蓬勃發(fā)展的光伏產(chǎn)業(yè)對(duì)接，將產(chǎn)生巨大的環(huán)保效應(yīng)和可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

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