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镁既有(yǒu)重要的工业价值，又(yòu)可(kě)实现能(néng)源循环利用(yòng)。地球上能(néng)单独作為(wèi)金属材料应用(yòng)且资源最丰富（丰度大于1%）的元素只有(yǒu)铝、铁、镁三种，但从目前全球年产量来看，铝约為(wèi)8000万吨，钢铁约為(wèi)18亿吨，而镁却只有(yǒu)100万吨左右，其重要工业价值和巨大市场价值还遠(yuǎn)未释放出来。

得益于镁燃料電(diàn)池关键技术出现重大突破，以镁作為(wèi)循环介质，建立“镁经济”绿色循环體(tǐ)系，為(wèi)性能(néng)优异的镁材料和镁能(néng)源的大规模推广应用(yòng)扫除障碍，已成為(wèi)可(kě)行。

而在这一前景广阔的新(xīn)领域新(xīn)赛道上，中國(guó)有(yǒu)着得天独厚的引领优势，应高度重视并抓住难得的机遇，以在激烈的國(guó)际竞争中赢得更多(duō)发展主动权。

“镁经济”是新(xīn)能(néng)源与新(xīn)材料相融合的绿色循环经济。“镁经济”绿色循环产业链的源头，从原料讲是取之不尽的海卤水，从能(néng)源讲是用(yòng)之不竭的可(kě)再生能(néng)源。利用(yòng)镁既是工业材料又(yòu)是能(néng)源载體(tǐ)的双重属性，“镁经济”可(kě)同时实现新(xīn)能(néng)源和新(xīn)材料两大产业的绿色循环、优势整合：既解决了风光電(diàn)的储能(néng)难题，又(yòu)将无法处理(lǐ)的盐化工行业废弃物(wù)苦卤“变废為(wèi)宝”，变成可(kě)带动國(guó)民(mín)经济众多(duō)领域实现产业升级的重要基础材料。

“镁经济”核心产业链的绿色循环过程如图所示，简而言之是：以东部沿海/西部盐湖(hú)大量堆积的苦卤為(wèi)原料，利用(yòng)风光電(diàn)将其電(diàn)解，产生金属镁和氯气。氯气是有(yǒu)广泛用(yòng)途的化工原料，如生产溴素、氯乙烯等，金属镁既可(kě)发展镁合金制造，也可(kě)通过镁燃料電(diàn)池来发電(diàn)，若是后者，产物(wù)除了清洁稳定的電(diàn)能(néng)外，就是当前在全世界范围内都非常稀缺且昂贵、与高端制造密切相关的尖端材料——粒度在纳米级、纯度高达99.5%以上的氧化镁（以下简称“超纯超细氧化镁”）。

“镁经济”核心产业链的生产全过程无工业三废和二氧化碳排放，不仅让所有(yǒu)产物(wù)“物(wù)尽其用(yòng)、可(kě)循环利用(yòng)”，而且可(kě)实现三大突破，即超纯超细氧化镁在世界上首次实现工业化生产、金属镁/镁合金的生产成本和镁燃料電(diàn)池的发電(diàn)成本可(kě)大幅降低，这将在工业领域和能(néng)源领域引发深刻变革。

“镁经济”的两大材料突破将大大带动高端制造发展。目前纯度达到98.5%的氧化镁即称為(wèi)“高纯氧化镁”，能(néng)在2850℃高温下保持优良的热稳定性、抗侵蚀性、電(diàn)绝缘性、光透过性、高导热性等，因此作為(wèi)高温耐热和精细化工原料，广泛用(yòng)于冶金陶瓷、石油化工、國(guó)防航空、電(diàn)子電(diàn)器、光學(xué)仪表等众多(duō)行业的高端制造领域。镁合金是目前世界上最轻的高强度金属结构材料，比刚度和比强度显著高于钢铁和铝合金，且阻尼减振性好、导热散热性好、電(diàn)磁屏蔽能(néng)力强、机加工性能(néng)优、无毒易回收，在汽車(chē)、航空航天、武器装备、轨道交通、電(diàn)子通信、生物(wù)医用(yòng)等领域显示出巨大发展潜力。

但是，目前高纯氧化镁和金属镁的生产工艺均存在高能(néng)耗高污染高成本的问题。國(guó)际上高纯氧化镁主要通过海水提取，化學(xué)制备工艺非常复杂，且技术被少数发达國(guó)家垄断，而我國(guó)高温煅烧菱镁矿的工艺还无法实现氧化镁98.5%以上的高纯度。“皮江法”生产金属镁在环保的压力下产能(néng)严重受限且价格波动大，制约着下游镁合金产业的大发展。中國(guó)金属镁冶炼的90%以上都采用(yòng)的是被称為(wèi)“皮江法”的硅热还原法，其工艺流程主要包括白云石煅烧、粉磨与压球、真空热还原等过程，以煅烧白云石為(wèi)原料、硅铁為(wèi)还原剂、萤石為(wèi)催化剂，将白云石还原成金属镁。

“镁经济”以颠覆性的技术创新(xīn)和绿色循环，让高纯氧化镁和金属镁的生产从此“物(wù)美价廉”。保守测算，金属镁的成本可(kě)比目前至少降低2/3，将带动镁合金的应用(yòng)大大提速；超纯超细氧化镁比高纯氧化镁的性能(néng)更优异，以普通氧化镁的成本实现工业化生产和应用(yòng)后，将极大促进高温材料的性能(néng)突破，比如可(kě)合成目前世界上还无法实现的高纯度镁铝尖晶石、开发能(néng)承受极端苛刻环境的陶瓷集成電(diàn)路基板等。作為(wèi)高端制造的重要基础材料，金属镁/镁合金和超纯超细氧化镁的突破，将在众多(duō)领域产生巨大关联效应。

“镁经济”為(wèi)能(néng)源低碳转型和安全保障开创了新(xīn)路径。“镁经济”利用(yòng)风光電(diàn)制金属镁，镁再通过镁燃料電(diàn)池发電(diàn)，产出清洁稳定的電(diàn)能(néng)。镁燃料電(diàn)池与氢燃料電(diàn)池的发電(diàn)原理(lǐ)相同，只是燃料不同，前者是金属镁，后者是氢气。虽然氢燃料電(diàn)池的能(néng)量密度比镁燃料電(diàn)池高，但氢能(néng)源的产业化一直存在重大技术难题：因為(wèi)氢气非常容易泄漏和爆炸，其泄漏率比天然气高出6倍，只要环境浓度达到4%即进入爆炸區(qū)间，所以从制氢、储氢、运氢、加氢、用(yòng)氢的全过程都存在重大安全风险；而且储氢运氢的成本很(hěn)高，因一般碳钢会产生氢脆从而导致强度大大下降，所有(yǒu)管道、储罐都必须用(yòng)特殊材料，目前还没有(yǒu)又(yòu)安全又(yòu)经济的技术手段。相比之下，镁能(néng)源从生产、使用(yòng)到储运的全过程及長(cháng)期储存都没有(yǒu)易燃易爆和腐蚀性问题，产业化难度比氢能(néng)源要小(xiǎo)得多(duō)。

镁燃料電(diàn)池既能(néng)量密度高，理(lǐ)论上是锂离子電(diàn)池的15倍，又(yòu)能(néng)确保安全，还没有(yǒu)回收利用(yòng)难题，前景一直被业内高度看好，但目前包括氢燃料電(diàn)池在内的所有(yǒu)燃料電(diàn)池，都必须使用(yòng)稀有(yǒu)贵金属铂做催化剂，从而导致资源受限、電(diàn)池成本居高不下。

针对这一痛点，我國(guó)科(kē)研人员已成功开发出完全替代铂的新(xīn)型催化剂，可(kě)使镁燃料電(diàn)池成本至少降低60%以上，在军用(yòng)和民(mín)用(yòng)领域的推广也成為(wèi)可(kě)行。比如，镁燃料電(diàn)池能(néng)承受如挤压、穿刺、水淹等极端苛刻工作环境，非常适合做紧急状况下的应急電(diàn)源、军用(yòng)装备的保障電(diàn)源、偏遠(yuǎn)海岛的发電(diàn)站等。与目前普遍使用(yòng)柴油发電(diàn)机做备用(yòng)電(diàn)源相比，镁燃料電(diàn)池可(kě)使发電(diàn)成本降低50%。此外，离网充電(diàn)（即充電(diàn)桩设置不受電(diàn)网限制）是電(diàn)动汽車(chē)产业发展的重要方向之一，可(kě)有(yǒu)效解决電(diàn)动汽車(chē)的充電(diàn)难，并避免大规模集中充電(diàn)对電(diàn)网的冲击。镁燃料電(diàn)池可(kě)采用(yòng)模块化灵活部署，是实现离网充電(diàn)的极佳手段，建设成本低、充電(diàn)速度快，而且投资回报高（副产品是超纯超细氧化镁）、运行维护便捷。

我國(guó)的镁资源储量位居世界第一。我國(guó)拥有(yǒu)世界镁资源储量的70%。目前我國(guó)铁矿和锂矿的对外依存度已分(fēn)别高达82%和65%，发展“镁经济”不仅可(kě)培育出众多(duō)绿色增長(cháng)点，而且镁合金和镁能(néng)源的大规模推广应用(yòng)将显著降低我國(guó)铁、锂等金属矿产资源的进口依赖，在复杂多(duō)变的國(guó)际形势下尤其有(yǒu)重要战略意义。

“镁经济”的资源获取可(kě)先从消纳盐化工废弃物(wù)苦卤开始。目前全國(guó)累积的苦卤总量至少高达数亿吨，且还在以2000万吨/年的速度增加，既浪费资源，又(yòu)破坏环境。“镁经济”将苦卤变成高端制造重要基础材料，实现了资源化、高值化再利用(yòng)，同时把矿石镁资源留给子孙后代。

我國(guó)自主掌握最关键的核心技术。“镁经济”的绿色循环产业链能(néng)以经济高效的方式打通，关键在于镁燃料電(diàn)池技术取得重大突破——不再受制于铂的稀缺昂贵。催化剂之关键相当于燃料電(diàn)池的心脏，新(xīn)型的碳基催化剂及其在燃料電(diàn)池中的应用(yòng)，目前已获得30余项专利，并在美國(guó)、英國(guó)、日本、新(xīn)加坡等多(duō)國(guó)获得了专利权。相比于氢能(néng)源的核心技术几乎全被发达國(guó)家垄断，镁能(néng)源的核心技术全部為(wèi)中國(guó)自主，且处于世界领先水平，没有(yǒu)“卡脖子”风险。目前，通过镁燃料電(diàn)池生产超纯超细氧化镁，已在河北唐山(shān)建成了年产300吨级的生产線(xiàn)，生产工艺的先进性可(kě)靠性已得到实践检验，标志(zhì)着“镁经济”绿色循环从技术和经济上都已可(kě)行。该产線(xiàn)是模块化设计，通过简单复制即可(kě)扩大产能(néng)。

我國(guó)有(yǒu)完整的配套产业链支撑。目前全球90%的金属镁产能(néng)和2/3的氧化镁产能(néng)都在我國(guó)。与氧化镁应用(yòng)紧密关联的耐火材料产业，我國(guó)产量高居世界65%以上，且品类最齐全；再下游的应用(yòng)如钢铁、玻璃、水泥、陶瓷等基础制造业，我國(guó)产量都占全球1/2以上。“镁经济”及其延伸领域，在我國(guó)既有(yǒu)庞大的配套产业做支撑，又(yòu)有(yǒu)实现产业升级的内在动力。比如，我國(guó)在钢水洁净度控制上与发达國(guó)家还有(yǒu)很(hěn)大差距，目前高端特钢还要依赖进口。高纯氧化镁对钢水洁净度起着至关重要的作用(yòng)，超纯超细氧化镁若实现工业化生产和应用(yòng)，可(kě)大大助力我國(guó)高端特钢的冶炼和钢铁产业的转型升级。

“镁经济”的绿色循环體(tǐ)系关联领域众多(duō)、发展前景广阔，但要真正将其巨大潜力变成现实的生产力、创造出巨大经济社会效益，需要新(xīn)能(néng)源、新(xīn)材料实现跨行业的交叉融合甚至重构，并和众多(duō)高端制造业实现上下游协同推进，才能(néng)发挥出最大效能(néng)。比如，目前镁燃料電(diàn)池生产出来的超纯超细氧化镁，并不是各领域高端制造可(kě)直接拿(ná)来就用(yòng)的产品，还要针对不同应用(yòng)场景，如硅钢涂层、高温材料、陶瓷材料、電(diàn)子器件等，专门调节它的晶體(tǐ)形态、微观结构、堆积密度、水化率、灼烧失量等系列物(wù)理(lǐ)指标，才能(néng)满足特定需求；而在再加工的过程中，超纯超细氧化镁的物(wù)理(lǐ)指标不同，所需要的工艺、设备和产線(xiàn)也不同，因此必须有(yǒu)下游用(yòng)户提出明确需求并实现应用(yòng)联动，超纯超细氧化镁的重要价值才能(néng)真正发挥出来。而下游行业的产品升级通常需要企业在初期做相当大的投入以改变现有(yǒu)的生产工艺、技术和设备，很(hěn)多(duō)情况下单靠市场的力量或某个企业的力量难以启动。正如欧美國(guó)家在能(néng)源转型等问题上的经验总结：“无形之手”托不起绿色经济、“对國(guó)家整體(tǐ)最优的方案”不会依靠市场自然而然地发生。

因此，当前推动“镁经济”，要在资源、技术、产业链三大优势基础上，充分(fēn)发挥我國(guó)的制度优势——通过國(guó)家力量来启动这个绿色循环體(tǐ)系、高效链接各个行业，让政府“有(yǒu)形之手”和市场“无形之手”协同作用(yòng)。為(wèi)此，提出4点建议：

一是切实做好我國(guó)“镁经济”发展的顶层设计。“镁经济”有(yǒu)助于我國(guó)加快形成新(xīn)质生产力，引领世界科(kē)技和产业变革，应从國(guó)家战略高度认识“镁经济”的重要性，并制定清晰的发展路線(xiàn)图。包括但不限于：明确产业发展方向、目标、重点任務(wù)及优先顺序；建立统一协调管理(lǐ)机构，明确产业政策、法规标准和监管要求；搭建技术创新(xīn)平台，集中优势资源开展以先进应用(yòng)為(wèi)导向的基础研究等。

二是积极开展沿海“镁经济”循环示范區(qū)建设。沿海省區(qū)苦卤堆积的压力最大，同时钢铁、化工、陶瓷、金属加工等产业完备，可(kě)与“镁经济”的绿色循环形成完美的上下游配套。据测算，2GW的海上风電(diàn)场電(diàn)解苦卤，即可(kě)形成每年40万吨金属镁、66万吨超纯超细氧化镁和5万吨溴素的产能(néng)，直接创造的经济效益十分(fēn)可(kě)观，还未考虑下游产业的关联效益。“镁经济”可(kě)為(wèi)向海图强、高质量发展注入内生动力。

三是有(yǒu)序推进镁燃料電(diàn)池的规模化生产和应用(yòng)。鉴于镁燃料電(diàn)池在军用(yòng)民(mín)用(yòng)领域均有(yǒu)巨大发展潜力，建议依托镁燃料電(diàn)池的最新(xīn)创新(xīn)成果，率先开展两个应用(yòng)示范：第一，建设规模约200千瓦的海岛发電(diàn)站，目标是满足大约100人的生活用(yòng)電(diàn)和工作用(yòng)電(diàn)（如无人机、水面舰船、便携式電(diàn)源、通信装备等）需求；第二，在大型港口建设离网充電(diàn)站，满足码头電(diàn)动車(chē)辆的用(yòng)電(diàn)需求，减轻港口電(diàn)动化升级带来的供電(diàn)压力。

四是加快推进镁质新(xīn)材料在高端制造业的应用(yòng)。对于金属镁/镁合金，应基于创新(xīn)工艺有(yǒu)序扩大行业的生产规模，增加镁合金牌号种类，完善产品标准體(tǐ)系。对于超纯超细氧化镁，应针对主要应用(yòng)场景，尽快开展从氧化镁再加工到终端用(yòng)户整个链条上所需要的工业研发试验和技术改造示范。比如特钢冶炼，应从國(guó)家层面组织特钢企业、耐火材料企业和工业设计院联合攻关，并对技术改造给予必要的启动资金支持。

来源：中國(guó)经济周刊

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