【Analisis SMM】Tanah Jarang & Magnesium - Teknologi Penyimpanan Hidrogen Padat dalam Berbagai Skenario: Analisis Mendalam tentang Jalur Aplikasi dan Praktik Perusahaan Dalam Negeri

Pendahuluan Teknologi penyimpanan hidrogen padat adalah salah satu arah inti untuk menembus hambatan penyimpanan dan transportasi hidrogen. Bahan berbasis tanah jarang (seperti paduan penyimpanan hidrogen tipe AB₅) dan bahan berbasis magnesium (seperti MgH₂) membentuk pelengkap dalam hal kepadatan daya, biaya, dan keselamatan karena perbedaan sifat materialnya. Pada April 2025, terobosan global dalam industrialisasi kedua jenis bahan ini di bidang energi hidrogen sering terjadi: Universitas Sains dan Teknologi Tiongkok mengumumkan bahwa kepadatan penyimpanan hidrogen tekanan normal tangki penyimpanan hidrogen berbasis tanah jarang mencapai 7,2wt%, dan ThyssenKrupp Jerman merilis sistem penyimpanan hidrogen berbasis magnesium dengan siklus hidup melebihi 500 kali. Artikel ini, menggabungkan dinamika industri minggu ini, secara sistematis menyusun jalur teknis, adaptabilitas skenario, dan praktik industrialisasi perusahaan domestik dari dua jenis bahan tersebut, serta mendiskusikan jalur pengembangan kolaboratif mereka. I. Penyimpanan Hidrogen Padat Berbasis Tanah Jarang: "Teknologi Dasar" untuk Skenario Kepadatan Daya Tinggi 1. Karakteristik Teknis dan Terobosan Inti Bahan penyimpanan hidrogen berbasis tanah jarang, yang diwakili oleh LaNi₅ dan MmNi₅ (paduan nikel berbasis tanah jarang campuran), mencapai penyimpanan hidrogen melalui reaksi hidrida logam. Keunggulan teknis mereka termasuk: Kepadatan penyimpanan hidrogen volumetrik tinggi: Pada tekanan normal, dapat mencapai 30-35kg/m³ (lebih dari dua kali lipat penyimpanan hidrogen cair), cocok untuk skenario terbatas ruang seperti kendaraan penumpang dan drone. Stabilitas rentang suhu lebar: Rentang suhu operasi -30℃~100℃, dengan kinerja start dingin rendah suhu luar biasa (penyerapan hidrogen selesai dalam 5 menit). Siklus hidup: Tingkat laboratorium melebihi 10.000 siklus (diverifikasi oleh truk berat hidrogen Toyota). Terobosan Kunci pada April 2025: Paduan Logam Transisi-Tanah Jarang Baru USTC: Menggunakan sistem komposit CeCo₀.8Ni₀.2, kepadatan penyimpanan hidrogen pada tekanan normal 1MPa mencapai 7,2wt%, dengan siklus hidup melebihi 12.000 kali, direncanakan digunakan dalam proyek demonstrasi bus hidrogen Shanghai Lingang. Lini Produksi Massal Rendah Biaya China Northern Rare Earth: Lini produksi 50.000 set tangki penyimpanan hidrogen berbasis tanah jarang per tahun diluncurkan di Baotou, Mongolia Dalam, menggunakan paduan berbasis Pr-Nd (kandungan lanthanum dan cerium >60%), mengurangi biaya per tangki sebesar 40% dibandingkan produk impor. GRINM Group Bahan Komposit Vanadium-Tanah Jarang: Mengembangkan paduan baru (V₀.3Ce₀.7), dengan kepadatan penyimpanan hidrogen 35kg/m³ pada tekanan 5MPa, cocok untuk sistem propulsi kapal bertenaga hidrogen. 2. Skenario Aplikasi Inti dan Praktik Domestik (1) Pasokan Hidrogen Dinamis untuk Kendaraan Sel Bahan Bakar Adaptabilitas Teknis: Tangki penyimpanan hidrogen berbasis tanah jarang dapat memenuhi persyaratan start-stop frekuensi tinggi kendaraan sel bahan bakar. Misalnya, truk berat hidrogen Tiongkok "HydrogenTeng 3.0" yang dilengkapi modul penyimpanan hidrogen berbasis tanah jarang mencapai jarak tempuh 800km di jalur transportasi batubara Ordos, dengan konsumsi hidrogen per 100km berkurang 12% dibandingkan sistem hidrogen murni. Kasus Terbaru: Shanghai Jieqing Technology dan China Northern Rare Earth bekerja sama untuk mengintegrasikan tangki penyimpanan hidrogen berbasis tanah jarang ke dalam sistem penyimpanan stasiun isi ulang hidrogen, kompatibel dengan stasiun isi ulang hidrogen 35MPa, menargetkan lebih dari 90% lokal pada 2026. (2) Pengurangan Puncak Pembangkit Listrik Terdistribusi Solusi Integrasi Sistem: Tangki penyimpanan hidrogen berbasis tanah jarang yang terintegrasi dengan sel bahan bakar mencapai konversi "hidrogen-listrik" dua arah. Hyzon Motors Jerman meluncurkan sistem pembangkit listrik terdistribusi 50kW, mampu pasokan listrik stabil selama beban puncak jaringan, dengan efisiensi siklus 45%. Aplikasi Domestik: Weishi Energy memperkenalkan sistem pembangkit listrik terdistribusi penyimpanan hidrogen berbasis tanah jarang-sel bahan bakar, cocok untuk skenario cadangan daya pusat data, dengan waktu respons dipersingkat menjadi 10 detik. (3) Daya Darurat dan Peralatan Premium Solusi Toshiba: Tangki penyimpanan hidrogen berbasis tanah jarang dikombinasikan dengan sel bahan bakar 5kW membentuk sumber daya cadangan, telah diterapkan di pusat data Tokyo. Terobosan Domestik: Zihuan Environmental mengembangkan teknologi daur ulang katalis berbasis tanah jarang, mencapai laju pemulihan lanthanum dan cerium >95% melalui hidrometalurgi, dengan biaya 60% lebih rendah daripada tanah jarang baru. II. Penyimpanan Hidrogen Padat Berbasis Magnesium: "Pengganggu" untuk Penyimpanan Energi Jangka Panjang Rendah Biaya 1. Karakteristik Teknis dan Terobosan Domestik Bahan penyimpanan hidrogen berbasis magnesium (seperti MgH₂) menyimpan hidrogen melalui reaksi reversibel magnesium dan hidrogen, dengan kepadatan penyimpanan hidrogen teoretis 7,6wt%, tetapi kinetik lambat (membutuhkan aktivasi suhu tinggi). Terobosan teknologi 2025 fokus pada: Modifikasi Struktur Nano: Melalui ball milling, partikel magnesium dirinci hingga di bawah 50nm, mengurangi suhu penyerapan hidrogen dari 300℃ menjadi 150℃ dan meningkatkan laju penyerapan hidrogen tiga kali lipat. Optimasi Katalis: Katalis Ti/Fe bimetallik ThyssenKrupp meningkatkan siklus hidup MgH₂ dari 300 menjadi 500 siklus. Terobosan Kunci pada April 2025: Proyek Hidrogen Hijau Timur Tengah China Energy Engineering: Menggunakan tangki penyimpanan hidrogen berbasis magnesium untuk menyimpan fluktuasi pembangkitan tenaga angin dan surya, dengan durasi penyimpanan hidrogen 72 jam, dan biaya sistem 40% lebih rendah dari penyimpanan hidrogen cair. Lini Produksi 200MWh Yunhai Metal: Lini produksi tangki penyimpanan hidrogen berbasis magnesium didirikan di Chizhou, Anhui, menggunakan proses ball milling-penyinteran terintegrasi, dengan hasil meningkat menjadi 75%, diterapkan pada proyek integrasi fotovoltaik-hidrogen Qinghai. Solusi Penyimpanan dan Transportasi lintas Batas Shanghai Magnesium Power: Dalam kerjasama dengan Mitsui, uji coba "reforming uap metana untuk hidrogen-penyimpanan berbasis magnesium" pilot di Dubai, dengan kapasitas tangki penyimpanan hidrogen berbasis magnesium 10MWh, 60% lebih kecil volume dibandingkan tangki hidrogen cair. 2. Skenario Aplikasi Inti dan Praktik Domestik (1) Penyimpanan Energi Jangka Panjang Tingkat Industri Proyek Kota Baru NEOM: China Energy Engineering menyediakan sistem penyimpanan hidrogen berbasis magnesium 50MWh, menghaluskan intermitensi pembangkitan tenaga angin dan surya, dengan biaya siklus 40% lebih rendah dari penyimpanan hidrogen cair. Bahan Penyimpanan Hidrogen Komposit Magnesium-Tanah Jarang CATL: Mengembangkan bahan komposit Mg₂NiH₄/CeO₂, mengurangi suhu penyerapan hidrogen menjadi 150℃, cocok untuk truk berat di jalur transportasi batubara Ordos, dengan jarak tempuh meningkat menjadi 1.000km. (2) Pasokan Hidrogen Pulau dan Off-Grid Proyek Kagoshima, Jepang: Toray menerapkan elektrolisis 5MW + sistem penyimpanan hidrogen berbasis magnesium 20MWh, menyediakan pasokan listrik komunitas off-grid, dengan biaya siklus 25% lebih rendah dari pembangkitan listrik diesel. Skenario Domestik Cocok: Yunhai Metal menyediakan sistem berbasis magnesium untuk proyek fotovoltaik-hidrogen Qinghai, menyimpan 48 jam fluktuasi daya, dengan biaya 50% lebih rendah dari hidrogen cair. (3) Perdagangan Hidrogen Lintas Batas Pilot LNG ke Hidrogen Timur Tengah-Timur Asia: Shanghai Magnesium Power dan Mitsui bekerja sama untuk mengangkut hidrogen dalam bentuk padat melalui laut ke Timur Asia, menghindari biaya tinggi dan risiko keselamatan penyimpanan dan transportasi cair. III. Perbandingan Jalur Teknis dan Strategi Pengembangan Kolaboratif 1. Perbandingan Parameter Kinerja 2. Skenario Aplikasi Kolaboratif dan Praktik Domestik (1) Sistem Penyimpanan Hidrogen Hibrid Skenario Stasiun Isi Ulang Hidrogen: Stasiun isi ulang hidrogen Anting di Shanghai menggunakan tangki penyimpanan hidrogen berbasis tanah jarang untuk menangani pengisian kendaraan yang sering, sementara tangki penyimpanan hidrogen berbasis magnesium menyimpan hidrogen hijau rendah biaya, mengurangi biaya sistem sebesar 20%. Skenario Mikrogrid: Bahan berbasis tanah jarang memenuhi permintaan daya instan tinggi (seperti fluktuasi pembangkitan fotovoltaik), sementara bahan berbasis magnesium menyimpan hidrogen yang dihasilkan dari listrik malam murah. (2) Teknologi Modifikasi Material Pengembangan Paduan Magnesium-Tanah Jarang: Seperti bahan komposit Mg₂NiH₄, dengan kepadatan penyimpanan hidrogen 3,5wt%, dan suhu penyerapan hidrogen berkurang menjadi 100℃, saat ini dalam tahap pilot. Proses Pelapisan Nano: Melapisi partikel magnesium dengan oksida tanah jarang (seperti CeO₂) menghambat dekomposisi hidrida, meningkatkan siklus hidup hingga 800 siklus. IV. Tantangan Industrialisasi dan Peluang Kebijakan 1. Botol Leher Teknologi dan Arah Terobosan Berbasis Tanah Jarang: Fluktuasi pasokan tanah jarang ringan (seperti lanthanum dan cerium) meningkatkan biaya, memerlukan pengembangan sistem bebas kobalt/nikel (seperti paduan penyimpanan hidrogen berbasis besi). Berbasis Magnesium: Lini produksi ribuan ton memiliki hasil kurang dari 60%, memerlukan terobosan dalam proses ball milling otomatis dan teknologi manajemen termal. 2. Sinergi Kebijakan dan Modal Kebijakan Domestik: Kementerian Keuangan memasukkan R&D bahan penyimpanan hidrogen berbasis tanah jarang dalam lingkup subsidi, dengan subsidi maksimum 5 juta yuan per kendaraan; sistem penyimpanan hidrogen berbasis magnesium menerima subsidi 0,3 yuan/Wh berdasarkan kapasitas penyimpanan. Penataan Modal: Pada Q1 2025, pendanaan di sektor energi hidrogen domestik melebihi 20 miliar yuan, dengan 35% dialokasikan ke jalur penyimpanan hidrogen padat, fokus pada bahan berbasis magnesium (Yunhai Metal, Magnesium Power) dan katalis berbasis tanah jarang (Zihuan Environmental). V. Prospek Masa Depan: Dari Dorongan Ganda ke Persaingan dan Kerjasama Global Jangka Pendek (2025-2030): Bahan berbasis tanah jarang akan mendominasi skenario transportasi dan distribusi, sementara bahan berbasis magnesium akan fokus pada penyimpanan energi industri dan perdagangan lintas batas.Jangka Menengah (2030-2035): Material paduan magnesium-logam tanah jarang akan dikomersialkan, dan sistem penyimpanan hidrogen hibrida akan menjadi arus utama. Jangka Panjang (Pasca-2035): Penyimpanan hidrogen berbentuk padat, bersama dengan hidrogen cair dan penyimpanan hidrogen cair organik, akan membentuk persaingan jalur multi-teknologi, mendorong biaya rantai penuh energi hidrogen mendekati energi tradisional. Kesimpulan Utama: Perusahaan domestik, melalui strategi penggerak ganda "logam tanah jarang untuk transportasi, magnesium untuk penyimpanan energi," telah membentuk kemampuan rantai penuh dalam material, integrasi sistem, dan perdagangan lintas batas. Di masa depan, diperlukan terobosan lebih lanjut dalam manajemen termal dan manufaktur skala besar untuk mentransisikan teknologi penyimpanan hidrogen berbentuk padat dari laboratorium ke aplikasi skala besar, menyediakan solusi China yang hemat biaya dan berkinerja tinggi untuk industri energi hidrogen global.

SMM

【Analisis SMM】Tanah Jarang & Magnesium - Teknologi Penyimpanan Hidrogen Padat dalam Berbagai Skenario: Analisis Mendalam tentang Jalur Aplikasi dan Praktik Perusahaan Dalam Negeri

Ringkasan Harga Transaksi Bijih Besi Impor pada 24 April

Tinjauan Mingguan SMM tentang Biaya Hidrogen Air Elektrolisis: 24 April 2025