储氢材料分类
储氢材料的氢的化合价
储氢材料的氢的化合价（原创版）目录1.引言2.储氢材料的分类3.储氢材料中氢的化合价4.储氢材料的应用5.结论正文1.引言氢能作为一种清洁、高效的能源，在实现碳达峰和碳中和的目标中扮演着重要角色。
氢气的存储和运输是氢能应用的关键环节，其中储氢材料在氢气储存方面具有举足轻重的地位。
储氢材料可以分为多种类型，其中氢的化合价是一个重要的特性。
本文将探讨储氢材料中氢的化合价及其应用。
2.储氢材料的分类储氢材料主要分为金属氢化物、金属合金和固态吸附储氢材料等。
其中，金属氢化物是最常见的储氢材料，如钠氢化物（NaH）、钙氢化物（CaH2）和钾氢化物（KH）等。
金属合金储氢材料主要包括镧镍合金（LaNi5）等。
固态吸附储氢材料主要是指具有高表面积的纳米材料，如活性炭、硅烷等。
3.储氢材料中氢的化合价储氢材料中的氢的化合价可以有多种，具体取决于储氢材料的类型和结构。
在金属氢化物中，氢的化合价通常为 -1，如 NaH、CaH2 和 KH。
在金属合金储氢材料中，氢的化合价可以是 0，如镧镍合金（LaNi5）。
在固态吸附储氢材料中，氢的化合价可以是 1，如活性炭。
4.储氢材料的应用储氢材料广泛应用于氢能领域，如氢燃料电池、氢气储存和运输等。
金属氢化物储氢材料具有较高的储氢容量和较低的密度，使其成为理想的储氢材料。
金属合金储氢材料具有良好的力学性能和耐腐蚀性，可用于制造高压储氢罐等设备。
固态吸附储氢材料具有高表面积和良好的吸附性能，可用于储存和运输氢气。
5.结论储氢材料在氢能应用中具有重要作用，其中氢的化合价是一个重要的特性。
根据储氢材料的类型和结构，氢的化合价可以有多种，如 -1、0 和1。
储氢材料的分类及研究进展
储氢材料的分类及研究进展储氢材料是指能够吸收、存储和释放氢气的材料。
储氢技术是氢能应用的关键之一，可以有效解决氢能在储存和运输过程中的困难。
目前，储氢材料可分为物理吸附、化学吸附、金属氢化物和化学储氢材料等四大类。
物理吸附材料是最早被研究的储氢材料之一，其通过分子间相互作用力实现氢气的吸附。
常见的物理吸附材料包括活性炭、金属有机骨架（MOF）、碳纳米管等。
物理吸附材料具有分子均匀分散、重力失效等特点，但吸附能力较弱、脱附困难等问题限制了其实际应用。
化学吸附材料相较于物理吸附材料，通过化学键或电子云间相互作用来吸附氢气。
其可以分为配位化合物、氮碳化合物和碳负载的金属催化剂等。
化学吸附材料具有高吸附容量、可逆循环等优势，但存在中等温度下反应慢、再生困难等问题。
金属氢化物可通过吸氢和脱氢反应实现储氢。
根据金属和氢化物的反应性，可分为反应型、吸附型和固溶型金属氢化物。
金属氢化物储氢具有储氢容量大、实际应用广等优势，但存在反应速率慢、固脱附困难等问题。
化学储氢材料是一类以化学反应形式将氢气转化为其他物质来实现储氢的材料。
其可以分为金属烷基化物、金属氢化物和高温固态化合物等。
化学储氢材料具有储氢容量大、储氢速率快等特点，但由于反应副产物的处理问题，目前还存在一定的挑战。
近年来，储氢材料的研究进展主要集中在以下几个方面：1.新型材料的开发：通过合成新结构、新型配位化合物和金属有机骨架等材料，提高储氢材料的吸附容量和吸附速率。
2.改善储氢材料性能：利用催化剂改善物理吸附材料的吸附性能、通过控制金属氢化物的成分和微观结构来提高储氢性能，以及通过功能化修饰来改善化学吸附材料的再生性能。
3.界面优化：通过界面改性来提高吸附材料的吸附能力和实际应用效果。
4.储氢材料与载氢载体的设计：通过与载氢载体的复合来提高储氢材料的储氢性能，如储氢塔等。
5.储氢材料的实际应用：将储氢材料应用于氢能源领域，如氢气储存、氢能源驱动车辆等。
（完整word版）储氢材料
（完整word版）储氢材料目录前言 (2)1.储氢材料分类 (3)1.1储氢合金 (3)1.1.1稀土系储氢合金 (3)1.1.2镁系储氢合金 (3)1.1.3钛系储氢合金 (3)1.2络合物储氢材料 (4)1.3纳米材料 (4)1.4玻璃微球储氢 (4)2.储氢材料的制备方法 (5)2.2机械合金化法 (5)2.3氢化燃烧合成法 (5)2.4化学合成法 (6)2.5烧结法 (6)3.储氢材料的应用 (6)3.1 氢气的“固态化”储存与运输 (6)3.2氢气的超纯净化 (7)3.3 氢气的压缩 (7)3.4 空调制冷与热泵 (7)3.6 真空技术 (7)3.7 氢化物-镍电池 (8)4.结语与展望 (8)参考文献 (9)前言随着石油资源的日渐匮乏和生态环境的不断恶化，氢能被公认为人类未来的理想能源。
这是因为：a．氢燃烧释能后的产物是水，是清洁能源；b．氢可通过太阳能、风能等自然能分解水而再生，是可再生能源；c．氢能具有较高的热值，燃烧1 kg氢气可产生1．25×106kJ 的热量，相当于3kg汽油或4.5 kg 焦炭完全燃烧所产生的热量；d．氢资源丰富，氢可以通过分解水制得。
另外，在化工与炼油等领域副产大量氢气，尚未充分利用。
可以预见，未来世界将从以碳为基础的能源经济形态转变为以氢为基础的能源经济形态(简称“氢经济”)。
氢能的开发和利用涉及氢气的制备、储存、运输和应用4大关键技术。
本文讨论氢气的储存技术。
[1]其中能量的储存和转换一直是能量有效利用的关键所在。
传统的储氢手段主要是用钢瓶来储存氢气，其缺点是效率低，同时需要钢瓶具有耐高压、防泄漏的特性，比较苛刻。
储氢材料由于其具有很高的氢气存储密度而受到人类的瞩目因此成为材料科学中研究的重点功能材料之一。
储氢材料就作为一种极其重要的功能材料，在二次能源领域内具有不可替代的作用，特别是在燃料电池、可充电电池研究中，具有举足轻重的地位。
储氢材料的研究直接关系着电动汽车的应用，也同样对潜艇、航天器等领域有着重要的影响。
储氢合金的分类与性能
储氢合金的分类与基本性能储氢合金按组成元素的主要种类分为: 稀土系、钛系、锆系、镁系四大类，按主要组成元素的原子比分为:AB5 型、AB2 型、AB 型、A2B 型, 另外也可按晶态与非晶态, 粉末与薄膜进行分类。
储氢合金基本特征：二元储氢合金(或金属间化合物) 基本上是在1970 年前后相继被发现的. 这些二元储氢合金可分为AB5 型(稀土系合金,如形成LaNi5H6 )、AB2 型(Laves 相合金,如形成ZrV2H4.8 ) 、AB 型(钛系合金,如形成TiFeH1.9) 和A2B 型(镁基合金,如形成Mg2NiH4) .其中A 为氢化物稳定性元素(发热型金属) ,B 为氢化物不稳定性元素(吸热型金属) ,A 原子半径大于B 原子半径. 氢在金属和合金中比液态氢的密度高,氢能够在相对温和的条件下可逆吸放,并且伴随热的释放与吸收. 实验检测和模拟计算证明,氢主要以原子形式存在,部分带有负电荷。
1稀土系储氢合金稀土系储氢合金以LaNi5 为代表, 可用通式AB5 表示, 具有CaCu5 型六方结构。
性能：较高的吸氢能力(储氢量高达1.37 重量% ) ,较易活化,对杂质不敏感以及吸脱氢不需高温高压(当释放温度高于40℃时放氢就很迅速) 等优良特性。
应用领域：是热泵、电池、空调器等应用中的理想候选材料,有很大的应用潜力。
影响元素、改进性能的研究方法：合金吸氢后晶胞体积膨胀较大, 易粉化, 比表面随之增大, 从而增大合金氧化的机会, 使合金过早失去吸放氢能力。
这就使氢镍电池中储氢容量衰减快, 而且价格昂贵。
由于纯稀土金属价格昂贵不能满足工业生产的大量需求, 为了降低成本, 人们利用混合稀土(Mm: La、Ce、Nd、Pr)、Ca、Ti 等置换LaNi5 中的部分La, 以Co、A l、M n、Fe、Cr、Cu、Si、Sn 等置换Ni 以改善性能, 开发出多元混合稀土储氢合金。
混合稀土储氢合金材料有富铈的和富镧的, 其优点是资源丰富, 成本较低。
氢储存材料的开发与应用
氢储存材料的开发与应用随着全球能源危机的加剧以及对环境保护的需求日益增加，氢能作为一种清洁、高效的能源形式备受关注。
然而，由于氢气在常温下具有极低的密度和极高的爆炸性，有效、安全地储存氢气一直是人们关注的焦点。
因此，氢储存材料的开发与应用成为了当前研究的热点之一。
一、氢储存材料的分类目前，氢储存材料主要可以分为物理吸附、化学吸附和物理储存三大类。
1. 物理吸附式储氢材料物理吸附式储氢材料是指通过氢与材料表面之间的凡得瓦尔斯力进行相互作用以实现储氢的方式。
常见的物理吸附式储氢材料包括杂化材料、金属有机骨架材料（MOFs）等。
这类材料具有储氢速率快、循环性能稳定的特点，但氢气的储存密度较低。
2. 化学吸附式储氢材料化学吸附式储氢材料是指氢气通过与材料之间的化学键形成化学复合物进行储氢。
典型的化学吸附式储氢材料包括金属氢化物和金属氨基醇化物。
这类材料具有较高的储氢密度，但储氢和释放氢的反应过程需要较高的温度和压力条件。
3. 物理储存式储氢材料物理储存式储氢材料指的是通过在固态或液态中存储氢气，如金属氢化物和液态有机化合物等。
这类材料具有较高的储氢密度，但在储氢和释放氢过程中需要严格的温度和压力控制。
二、氢储存材料的开发与应用是实现氢能经济的关键环节。
近年来，人们针对各类氢储存材料进行了广泛的研究与应用探索。
首先，物理吸附式储氢材料得到了广泛研究和应用。
特别是杂化材料和金属有机骨架材料（MOFs）在储氢领域取得了重大突破。
这些材料具有高度可调性、良好的可再生性和较高的储氢容量，可以应用于氢气储集、运输和使用等方面。
其次，化学吸附式储氢材料也取得了一定的进展。
研究人员通过改变金属氢化物和金属氨基醇化物的化学配方和结构，以及调控温度和压力条件，提高了储氢密度和反应速率。
这类材料在汽车和电池等领域的氢能应用中具有广阔的发展前景。
此外，物理储存式储氢材料也逐渐受到关注。
金属氢化物和液态有机化合物等材料具有较高的储氢密度和可逆性。
储氢材料简介精选课件 (一)
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储氢材料是一种用于储存氢气的材料，是未来氢能源发展的重要组成部分。
因为氢气是一种很容易燃烧的气体，而且能量密度高，因此储氢材料的研发和应用对于氢能源的发展具有重要意义。
本文将为大家介绍一些储氢材料的基本信息和特点。
一、金属储氢材料
金属储氢材料是最早被研究和应用的储氢材料之一。
金属储氢材料的优点是氢气吸附能力强，氢气释放速率高，储氢量大。
但其缺点也是显而易见的，金属储氢材料本身质量较大，不便于携带和使用。
二、碳基储氢材料
碳基储氢材料是一种储氢材料，其基本原理是将氢气吸附在碳材料表面上。
其优点是储氢量大，可重复使用，成本低廉，但其缺点也非常明显，碳基储氢材料的反应速率较低，吸氢量和释氢量不稳定。
三、氮杂环化合物储氢材料
相比于其他储氢材料，氮杂环化合物储氢材料的储氢量更高。
其优点是储氢量大，对氢气的吸附和释放速度快，但其缺点也很明显，需要高温和高压环境才能实现氧化物的还原或者还原氧化物。
四、化学储氢材料
化学储氢材料是利用化学反应将氢气储存在其内部的储氢材料。
其优点是原料易得，储氢周期长，但其缺点也非常明显，从化学反应的角
度来看，储氢和释氢的过程较为复杂，容易发生不可逆反应，因此化学储氢材料在实际应用中存在一定的难度。
总之，储氢材料的研究和应用是未来氢能源发展的重要组成部分。
通过对现有储氢材料的研究和开发，实现氢能源的可持续发展。
储氢材料详细资料大全
储氢材料详细资料大全储氢材料(hydrogen storage material)一类能可逆地吸收和释放氢气的材料。
最早发现的是金属钯，1体积钯能溶解几百体积的氢气，但钯很贵，缺少实用价值。
基本介绍•中文名：储氢材料•外文名：hydrogen storage material•时间：20世纪70年代以后•不同储氢方式：气态、固态、液态•常见材料：合金、有机液体以及纳米储氢材料•要求：安全、成本低、容量大、使用方便储氢材料简介,储氢方式,气态储氢,液态储氢,固态储氢,存在问题,常见储氢材料,储氢材料简介储氢材料（hydrogen storage material）随着工业的发展和人们物质生活水平的提高,能源的需求也与日俱增。
由于近几十年来使用的能源主要来自化石燃料(如煤、石油和天然气等),而其使用不可避免地污染环境,再加上其储量有限,所以寻找可再生的绿色能源迫在眉睫。
氢能作为一种储量丰富、来源广泛、能量密度高的绿色能源及能源载体,正引起人们的广泛关注。
氢能的开发和利用受到美、日、德、中、加等国家的高度重视,以期在21世纪中叶进入“氢能经济(hydrogen economy)”时代。
氢能利用需要解决以下 3 个问题:氢的制取、储运和套用 ,而氢能的储运则是氢能套用的关键。
氢在通常条件下以气态形式存在, 且易燃、易爆、易扩散,使得人们在实际套用中要优先考虑氢储存和运输中的安全、高效和无泄漏损失,这就给储存和运输带来很大的困难。
储氢方式气态储氢气态存储是对氢气加压，减小体积，以气体形式储存于特定容器中，根据压力大小的不同，气态储存又可分为低压储存和高压储存。
氢气可以像天然气一样用低压储存，使用巨大的水密封储槽。
该 ... 适合大规模储存气体时使用。
由于氢的密度太低，套用不多。
气态高压储存是最普通和最直接的储存方式，通过高压阀的调节就可以直接将氢气释放出来。
普通高压气态储氢是一种套用广泛、简便易行的储氢方式 ,而且成本低, 充放气速度快 , 且在常温下就可进行。
储氢材料综述
碳纳米材料 碳纳米材料包括碳纳米纤维、碳纳米管和石墨烯等。 碳纳米纤维吸氢量可达5wt%～10wt%。 碳纳米管分为单壁碳纳米管和多壁碳纳米管，纯单壁
碳纳米管的常温储氢容量高达5wt%～10wt%。缺点是成 本过高。
5
化学方式储氢
金属（合金）储氢材料 络合氢化物储氢材料
B元素：难于形成氢 化物的吸热型金属
AB2 V和V基固溶体
8
AB5型
典型代表：LaNi5
室温下，与几个大气压的氢反应： LaNi5+3H2 ↔LaNi5H6
储氢量约1.4wt％。
优点：吸氢量大、易活化、不易中毒、平衡压力适 中、滞后小、吸放氢快等。
缺点：易粉化、成本高。
9
A2B型
典型代表：Mg2Ni
11
AB2型
典型代表：ZrMn2 储氢量约1.8wt%。 优点：储氢量大、易活化、反应速度快。 缺点：氢化物生成热大，吸放氢平台压力低，成本高。
12
V和V基固溶体
典型代表：(V0.9Ti0.1)0.95Fe0.05 储氢量约3.7wt%。 优点：储氢密度较大，平衡压适中，能在室温条件下大 量储氢，尤其是抗粉化性能好 缺点：合金熔点高、价格昂贵、制备相对比较困难、对 环境不太友好、不适合大规模应用
15
铝氢化物
典型代表：LiAlH4
第三步反应温度在400℃以上，明显不适合车载使用。 因此以前两步为主，放氢量约7.9wt%
16
硼氢化物
典型代表：LiBH4
LiBH4 ↔LiH+B+3/2H2 （600K） ∆H=69kJ/molH2 放氢量约13.8wt%。
LiBH4中加入LiNH2反应如下： LiBH4+2LiNH2 ↔Li3BN2+4H2 （450K） ∆H=-23kJ/molH2。 放氢量约7.9wt%～9.5wt%。
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储氢材料分类
目前储氢材料有金属氢化物、碳纤维碳纳米管、非碳纳米管、玻璃储氢微球、络合物储氢材料以及有机液体氢化物。
下面仅就合金、有机液体以及纳米储氢材料三个方面对储氢材料加以介绍。
一,合金储氢材料
储氢合金是指在一定温度和氢气压力下,能可逆的大量吸收、储存和释放氢气的金属间化合物,其原理是金属与氢形成诸如离子型化合物、共价型金属氢化物、金属相氢化物-金属间化合物等结合物,并在一定条件下能将氢释放出来。
合金作为储氢材料要满足一定的要求,首先其氢化物的生成热要适当,如果生成热太高,生成的氢化物过于稳定,释放氢时就需要较
高的温度.而如果生成热太低,则不易吸收氢。
其次形成氢化物的平衡压要适当,最好在室温附近只有几个大气压,便于吸放氢,而且要吸放速度快，这样才能够满足实际应用的需求。
另外合金及其氢化物对水、氧和二氧化碳等杂质敏感性小，反复吸放氢时，材料性能不至于恶化。
而且，储氢材料的氢化物还要满足在存储与运输过程中性能可靠、安全、无害、化学性质稳定等条件。
现在已研究的并且符合上述要求的有镁系、稀土系、钛系和锆系等。
在上述储氢材料中，镁系储氢合金具有较高的储氢容量，而且吸放氢平台好、资源丰富、价格低廉，应用前景十分诱人。
镁可直接与氢反应,在300—400℃和较高的压力下, 反应生成Mg和H2反应生成MgH2: Mg + H2= MgH2 △H=-74.6kJ/mol。
MgH2理论氢含量可达7.6% , 具有金红石结构, 性能较稳定, 在287 ℃时分解压为101.3kPa。
由于纯镁的吸放氢反应动力学性能差, 吸放氢温度高, 所以纯镁很少被直接用来储存氢气，为此人们又开始研究镁基储氢合金材料。
到目前为止, 人们已对300多种重要的镁基储氢合金材料进行了研究。
二，液态有机物储氢材料
有机液体氢化物贮氢是借助不饱和液体有机物与氢的一对可逆反应, 即加氢和脱氢反应来实现的。
加氢反应时贮氢,脱氢反应时放氢, 有机液体作为氢载体达到贮存和输送氢的目的。
烯烃、炔烃、芳烃等不饱和有机液体均可作贮氢材料, 但从贮氢过程的能耗、贮氢量、贮氢剂、物理等方面考虑, 以芳烃特别是单环芳烃作贮氢剂为佳, 常用的有机物氢载体有苯、甲苯、甲基环己烷、萘等。
用这些有机液体氢化物作为贮氢剂的贮氢技术, 是20 世纪80 年代开发的一种新型贮氢技术。
1980年, Taube 等分析、论证了利用甲基环己烷作氢载体贮氢为汽车提供燃料的可能性。
随后许多学者对为汽车提供燃料的技术开展了很多卓有成效的研究和开发工作, 对催化加氢脱氢的贮存输送进行了广泛的开发。
有机液体氢化物贮氢作为一种新型贮氢材料, 其贮氢特点是: 有机液的贮存、运输安全方便, 可利用现有的贮存和运输设备,有利于长距离大量运输，贮氢量大, 苯和甲苯的理论贮氢量分别为7.19(wt)% 和
6.18(wt)% ,比现有的金属贮氢量高得多，贮氢剂成本低且可多次循环使用，加氢反应要放出大量的热,可供利用,脱氢反应可利用废热。
目前存在的主要问题是有机物氢载体的脱氢温度偏高, 实际释氢效率偏低。
因此, 开发低温高效的有机物氢载体脱氢催化剂、采用膜催化脱氢技术对提高过程效能有重要意义。
三，纳米储氢材料
纳米储氢材料分为两种方式，一种是将原有的储氢材料纳米化，还有一种就是开发新的纳米材料作为储氢材料。
储氢合金纳米化提高储氢特性主要表现在以下几个方面原因。
（1）对于纳米尺寸的金属颗粒，连续的能带分裂为分立的能级，并且能级间的平均间距增大，使得氢原子容易获得解离所需的能量，表现为贮氢合金活化能降低和活化温度降低。
（2）纳米颗粒具有巨大的比表面积，电子的输送将受到微粒表面的散射，颗粒之间的界面形成电子散射的高势垒，界面电荷的积累产生界面极化，而元素的电负性差越大，合金的生成焓越负,合金氢化物越稳定。
金属氢化物能够大量生成，单位体积吸纳的氢的质量明显大于宏观颗粒。
（3）纳米贮氢合金比表面积大，表面能高，氢原子有效吸附面积显著增多，氢扩散阻力下降，而且氢解反应在合金纳米晶的催化作用下反应速率增加，纳米晶具有高比例的表面活性原子，有利于反应物在其表面吸附，有效降低了电极表面氢原子的吸附活化能,因而具有高的电催化性能。
另外，由于纳米晶粒相当细小,导致晶界和晶格缺陷增加，而晶体缺陷和位错处的原子具有较高的能量可视为反应的活性中心,从而降低析氢过电位。
（4）晶粒的细化使其硬度增加，贮氢合金的整体强度随晶粒尺寸的增加而增强，这对于抗酸碱及抗循环充放粉化，以及抵抗充放电形成的氧压对贮氢基体的冲击大有裨益，并且显著提高了贮氢合金耐腐蚀性。