镁电联产量产级产线亮相 科技创新实现产业化落地

李琳静
 
    近日，由唐山市商务局和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”在河北省唐山市召开。在本次发布会上，由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（以下简称“研究中心”）研发的“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。镁电联产量产级产线落地后，电流密度将维持在5.8mA·cm-2，每年可生产高纯度氧化镁300吨，产生绿色直流电40万度。同时，镁电联产量产级产线的亮相，也将打造一个囊括风能、光能、海洋资源、镁材料、镁清洁能源的“SWOME”绿色能源、资源新体系，为探索绿色低碳发展开辟新路径。
    唐山市商务局二级调研员高贺利、唐山市商务局三级调研员付军国、唐山海港经济开发区管理委员会党工委副书记莫辉、唐山市工信局一级调研员胡晓钢、唐山市科技局副局长王妍、唐山市金融局副局长乔沈军、北京理工大学机械与车辆学院教授兼博士生导师董明明、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执行主任梁靓、国家发展改革委国际合作中心国际能源研究所副所长胡宏峻、北京理工大学唐山研究院刘增猛等领导和行业专家学者出席了发布会，见证了300吨级镁电联产量产级产线的首次亮相，并就镁电联产技术在产业端的应用进行了探讨与展望。
    董明明发表开场致辞，他回顾了研究中心自初始接洽到成功设立，再到技术发布直至今日镁电联产的量产级产线发布。他表示，这项技术成果不光是科研人员智慧的结晶，更离不开唐山市委、市政府和唐山海港经济开发区的大力支持。此外，他还透露，目前已与国家国防科技工业局达成重磅合约，在未来，镁电池技术将会在军工领域加速发展，为我国储能资源建设和军事工业发展作出贡献。值得关注的是，董明明还特意通过现场连线的方式将生产线机组、配置与环境等信息呈现在大屏幕，为与会者带来了直观感受。
    梁靓在会上进行了镁循环技术成果发布。他在发言中谈到了能源需求供给与可持续发展之间存在的矛盾，并表示绿色低碳才是解决这一矛盾的根本途径。随后，梁靓又详细介绍了镁电联产技术的原理、优势和发展前景，并引入了全新的“SWOME”循环体系。作为一个以“光能-Solar、风能-Wind、海洋资源-Ocean、镁材料-Magnesium、电能-Electric En-ergy”为链条的绿色能源、资源循环体系，它的诞生将为人类开辟出一条探索碳循环的新路径。梁靓还给出了一组振奋人心的数字：镁电联产量产级产线落后，电流密度将维持在5.8mA·cm-2，每年可生产高纯度氧化镁300吨，产生绿色直流电40万度。
    莫辉在发言中指出，“通过政府引导、市场主导的创新模式，促进科技产业融合，走出了一条具有海港特色的、产学研结合的创新路径。‘300吨级镁电联产量产级产线’的首次亮相，标志着该技术已正式步入产业化阶段。”他支持并鼓励研究中心再接再厉，继续做好科研成果转化，更好引领科技创新，更好运用自主创新技术服务经济和社会发展。
    据了解，我国每年进口高纯度海水镁砂约40万吨。在钢铁企业全面转型升级的环境下，预计中国整个钢铁行业对高纯度镁砂的年需求量是140万吨至160万吨。在此之前，国内外制备氧化镁生产工艺主要为矿石煅烧法和海水/卤水提纯法，矿石煅烧法氧化镁纯度最高仅98.5%，无法完全满足我国冶金等高端制造产业需求。同时，日本、欧洲等对海水合成法技术长期垄断，致使我国不得不大量进口，成本居高不下。
    由研究中心自主研发的“原电池法超高纯氧化镁技术”以镁金属为阳极，以自主开发的纳米级碳/非贵金属基催化剂为复合阴极，突破性地使用了碳基高分子作为催化剂，可制备出最高纯度达99.95%的超高纯氧化镁。相比较而言，原电池法制备成本更低，工艺路线更短，产品成品率更高，工艺更稳定，且生产过程无（低）能耗，并能产生大量优质直流电，是一种绿色、高效、稳定、低成本的高纯度氧化镁制备方式。“原电池法超高纯氧化镁技术”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，打破了一直以来该领域被国外技术“卡脖子”的状况。
    2020年12月，原电池法超高纯氧化镁/电力联产项目技术成果正式发布；2021年6月，打通技术落地的“最后一公里”，原电池法超高纯氧化镁技术千吨生产线举行启动仪式。在经过两年多时间的产业化技术开发，“300吨级镁电联产量产级产线”成功落地，技术创新取得阶段性重大成果，预计在半年到一年的时间内可实现千吨以上的量产规模。
    随着“300吨级镁电联产量产级产线”的落地，将助力钢铁、水泥、玻璃等传统行业实现转型升级。以钢铁行业为例，氧化镁是碱性耐火材料最核心原材料，超高纯度氧化镁可有效降低钢的非金属夹杂，提高抗疲劳性能、韧性、塑性和耐腐蚀性，对推动钢铁行业的产业链再造和价值链提升具有重大意义。
    除此之外，近年来，唐山围绕主导产业和重点企业，联合高校院所开展产学研合作、推进转型升级，镁电联产量产级产线成功落地后，将对唐山重塑钢铁产业格局、提升产业核心竞争力和可持续发展能力具有积极意义，而唐山钢铁行业的转型升级，对推进整个京津冀地区的协同发展，以及改善地区生态环境，都将起到促进作用。