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镁业要闻

镁电联产跨入产业化阶段

发布时间：2023-08-28 作者：综合管理部


我国首个300吨级镁电联产量产级产线亮相。                                          


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▲图为我国首个300吨级镁电联产量产级产线。闫延/摄


近日，在唐山市商务局、唐山海港经济开发区管理委员会共同举办的“镁循环产业技术成果发布会”上，300吨级镁电联产量产级产线首次亮相，标志着该技术正式步入产业化阶段。


据介绍，该镁电联产量产级产线每年可生产高纯度氧化镁300吨，产生绿色直流电40万度，为我国能源绿色低碳转型开辟出一条新路径。



镁电联产一举两得


据《中国能源报》记者了解，该镁电联产产线的核心技术是镁燃料电池。它基于电化学原理，以纯镁金属为阳极、自主开发的纳米级碳/非贵金属基催化剂为复合阴极、中性溶液为电解液。通过外接储电介质、用电装置或并入电网，既可输出清洁电能，又能够得到纯度达99.95%的超高纯氧化镁产物。


“镁燃料电池和氢燃料电池类似，一端是氧气参与反应，一端是燃料参与反应。金属很容易被氧化，但如何把这个过程中产生的电能管理起来，是一个技术活。镁燃料电池解决的就是这个问题，通过对氧气的催化还原，通过电化学的手段，实现镁燃料电池原理的畅通。”项目主要研发人员、唐山海港经济开发区北京理工大学机械与车辆学院转化研究中心主任梁靓对《中国能源报》记者表示。


梁靓指出，相比于氢燃料电池反应后生成水，镁燃料电池反应后生成氧化镁。“如果用的金属镁纯度很高，获得的氧化镁纯度也会非常高，是很好的工业原料，相当于用了镁里的电之后，还产生了副产品。一小块燃料电池，其实就是一个高纯度氧化镁的加工厂。”


据梁靓介绍，从电池本身来讲，该技术对标的是氢燃料电池，能够同样持续产生恒定的直流电流，这样的直流电流可以建立起独立发电站，应用场景较多，比如在离网条件下为电动车辆充电。




有望打破高纯氧化镁进口依赖


作为精细化工产品和高温耐火材料，氧化镁广泛应用于航空航天电子、钢铁等多个领域。虽然丰富的海水、盐湖卤水资源为我国镁盐工业的发展提供了丰富的原料基础，但由于技术的限制，低端氧化镁产品仍占据主要市场份额，高纯氧化镁主要依赖从日本、欧洲进口。该生产线不仅实现了超高纯氧化镁的高效和清洁生产，更极大地填补了我国冶金工业中高纯度氧化镁的缺口。


据了解，目前国内外获取氧化镁的生产工艺主要为矿石煅烧法和海水/卤水提纯法，但前者每生产1吨氧化镁会产生约1.1吨CO2，且产出的氧化镁纯度最高在98.5%；后者的技术长期被国外垄断，且在生产过程中需要用到大量的剧毒氨水，环境污染严重。


“该技术不仅可以将氧化镁纯度提高至99.95%，更实现了在生产过程中不排放任何液体、气体和废弃的固体物，是一种绿色、高效、稳定、成本低的高纯度氧化镁制备方式。”梁靓说，“通过该技术制备出的高纯度氧化镁不仅将作为耐火材料，大量应用于钢铁冶炼过程，促进整个行业的节能减排，更可以用于制备新能源材料和光催化材料，在环境保护、能源开发领域发挥重要作用，有助于推动‘双碳’目标的早日实现。”




打通绿色循环产业链


值得注意的是，作为一种理想的储能材料，镁具有运输安全、绿色环保、放电过程可控等优点。由于镁和氧化镁之间的转换是可逆的，所以可以作为能量载体，替代碳循环成为长期能源储存资源。以无污染的镁循环来代替碳循环能源，有利于实现节能减排和能源储备的国家战略。


此次镁电联产量产级产线的亮相，也将打通一个囊括风能、光能、海洋资源、镁材料、镁清洁能源的绿色能源、资源新体系，为探索绿色低碳发展开辟新路径。


“从原料到金属镁再到氧化镁的整个产业链，以前在各个环节都是高耗能的。现在我们实现了金属镁到高纯氧化镁的绿色生产，为进一步打通产业绿色循环，提供了可能。”梁靓表示，“比如有没有可能将上游金属镁的冶炼用能替代为可再生能源，目前来看是可能的。”


据了解，在我国青海省柴达木循环经济试验区，已经实现了利用风电和太阳能发电电解生产金属镁。


“我们希望和更多合作伙伴一起打造一个示范区，利用海上风电或者海上光伏，电解海水制金属镁，再用镁燃料电池发电和生产高纯氧化镁，实现整个产业链的绿色低碳发展。”梁靓说。




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