储氢材料的研究与发展前景
储氢材料的研究进展
储氢材料的研究进展一、本文概述随着全球能源结构的转型和可持续发展目标的日益紧迫，氢能作为一种清洁、高效的能源形式，正受到越来越多的关注。
而储氢材料作为氢能利用的关键环节，其性能的提升和技术的突破对于氢能的大规模应用具有决定性的影响。
本文旨在全面综述储氢材料的研究进展，通过对不同类型储氢材料的性能特点、应用领域以及发展趋势进行深入探讨，以期为氢能领域的科研人员和技术人员提供有益的参考和启示。
本文将首先介绍储氢材料的研究背景和重要意义，然后从物理储氢材料、化学储氢材料和复合储氢材料三个方面，分别阐述各类储氢材料的最新研究成果和进展。
在此基础上，本文将重点分析储氢材料的性能评价指标，如储氢密度、吸放氢动力学、循环稳定性等，并探讨影响这些性能指标的关键因素。
本文将展望储氢材料的发展趋势和未来研究方向，以期为推动氢能领域的技术创新和产业发展贡献一份力量。
二、储氢材料的分类储氢材料，作为能量储存和转换的重要媒介，在氢能源的应用中扮演着关键角色。
根据其储氢机制和材料特性，储氢材料大致可分为物理吸附储氢材料、化学氢化物储氢材料、金属有机骨架储氢材料以及纳米储氢材料等几大类。
物理吸附储氢材料：这类材料主要通过物理吸附作用储存氢气，如活性炭、碳纳米管、石墨烯等。
这些材料具有高的比表面积和良好的吸附性能，能够有效地吸附并储存氢气。
然而，其储氢密度相对较低，且受温度和压力影响较大。
化学氢化物储氢材料：这类材料通过化学反应将氢气转化为氢化物来储存氢，如金属氢化物（如NaAlHMgH2等）和氨硼烷等。
这类材料具有较高的储氢密度，但储氢和释氢过程通常需要较高的温度和压力，且可能伴随有副反应的发生。
金属有机骨架储氢材料：金属有机骨架（MOFs）是一种新型的多孔材料，具有高的比表面积和孔体积，以及可调的孔径和化学性质。
MOFs材料通过物理吸附或化学吸附的方式储存氢气，具有较高的储氢密度和良好的可逆性。
纳米储氢材料：纳米储氢材料主要包括纳米金属颗粒、纳米碳材料等。
浅议储氢材料的发展现状与研究前景
浅议储氢材料的发展现状与研究前景随着全球能源需求的不断增长和环境保护意识的提高，寻找清洁、高效的新能源成为了当前的热门话题。
在多种可再生能源中，氢能被认为是一种极具潜力的能源，并且在储氢技术方面取得了一定的进展。
储氢材料作为储存氢气的关键组成部分，其发展现状和研究前景备受关注。
本文将对储氢材料的发展现状进行简要介绍，并展望其未来的研究前景。
储氢材料是指能够吸附、吸收或化学反应储存氢气的材料。
目前，主要的储氢材料包括金属氢化物、碳材料、化学吸附材料和氢离子导体等。
这些储氢材料各自具有独特的特点和优势，但同时也存在一些挑战和限制。
下面将从这四类典型的储氢材料入手，对其发展现状进行分析。
首先是金属氢化物储氢材料。
金属氢化物是目前研究和应用较为广泛的储氢材料之一。
其通过吸附氢分子形成金属氢化物化合物，并在一定的条件下释放氢气。
金属氢化物的储氢密度较高，能量密度也较大，这使得它成为了一种理想的储氢材料。
金属氢化物在吸附和释放氢气的过程中往往需要较高的温度和压力，且循环稳定性较差，这限制了其在实际应用中的发展。
未来，如果能够针对金属氢化物的反应机理进行深入研究，优化其结构和性能，有望克服目前的技术难题，进一步提高其储氢性能。
第三是化学吸附材料储氢材料。
化学吸附材料利用化学吸附反应来将氢气储存于材料中。
与物理吸附相比，化学吸附通常能够获得更高的存储密度和更低的操作压力，因此备受关注。
目前，主要包括金属有机框架材料（MOFs）、共价有机框架材料（COFs）等化学吸附材料被认为是较为有潜力的储氢材料。
这类材料在反应动力学和循环稳定性等方面仍存在一定挑战，需要进行进一步的研究。
未来，通过合理设计材料结构、优化反应条件、探索新型催化剂等手段，有望开发出更为高效的化学吸附储氢材料。
最后是氢离子导体储氢材料。
氢离子导体利用固体氧化物或氟化物来传递氢离子，实现氢气的储存和释放。
这种方式能够在较低的温度和压力下实现高效储氢，且具有较高的安全性，因此备受关注。
储氢材料的研究与发展前景
目录1. 前言 (3)2. 储氢材料 (4)2.1金属储氢材料 (4)2.1.1镁基储氢材料 (5)2.1.2钛基（Fe-Ti）储氢材料 (8)2.1.3稀土系合金储氢材料 (9)2.1.4锆系合金储氢材料 (10)2.1.5金属配位氢化物 (11)2.2碳质储氢材料 (11)2.3液态有机储氢材料 (12)3. 储氢方式 (14)3.1气态储存 (14)3.2液化储存 (14)3.3固态储存 (15)4. 氢能前景 (15)参考文献 (17)储氢材料的研究与发展前景摘要：氢能作为一种新型的能量密度高的绿色能源, 正引起世界各国的重视。
储存技术是氢能利用的关键。
储氢材料是当今研究的重点课题之一, 也是氢的储存和输送过程中的重要载体。
本文综述了目前已采用或正在研究的储氢材料, 如镁基储氢材料钛碳基储氢材料、稀土储氢材料、碳质储氢等材料的研究进展、发展前景和方向。
关键字：储氢材料，储氢性能，储氢方式，发展前景1.前言当今世界, 化石燃料储量正在迅速减少, 现存储量不能满足日益增长的需求。
目前世界能源的80%来源于化石燃料, 但化石燃料的使用产生了大量有害物质, 对环境造成巨大影响。
因此, 加速能源系统向可再生能源转换以适应当前和未来世界能源需求, 是迫切需要解决问题。
氢原料来源广泛、无污染且能量转换效率高，是解决未来清洁能源需求问题的首选新能源之一。
氢是宇宙中含量最丰富的元素之一。
氢气燃烧后只产生水和热，是一种理想的清洁能源。
氢能利用技术，如氢燃料电池和氢内燃机，可以提供稳定、高效、无污染的动力，在电动汽车等领域有着广泛的应用前景。
由于氢能技术在解决人类面临的能源与环境两大方面的重大作用，国内外对氢能技术都有大量资金投入，以加快氢能技术的研发和应用。
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(hydrogeneconomy)时代。
基于纳米技术的储氢材料研究和应用
基于纳米技术的储氢材料研究和应用随着能源消耗的加速和环保意识的抬头，储氢技术已经成为了重要的节能环保技术之一。
然而，当前还没有一种较为完美的储氢材料方式出现，需要通过科技创新来解决这一难题。
而基于纳米技术的储氢材料研究和应用便是最具安全、稳定性和储氢含量的新型材料，下文将介绍其特点和应用前景。
一、纳米技术储氢材料简介一般来说，储氢的材料大致可以分为三类：压缩氢气储存方法、液态储氢方法及固态储氢方法。
而纳米技术储氢材料便属于以固态储氢为主的一种新型材料方式。
它采用了纳米晶和多孔材料的优势，可以特别有效地储存和释放氢气，拥有更大的储氢密度。
因此，纳米技术储氢材料的出现，将会极大地改变当前的储氢体系，推动未来产业的创新。
二、纳米技术储氢材料的特点纳米技术储氢材料具有以下几个特点：1. 储氢量大与传统储氢方式相比，基于纳米技术的储氢材料储氢量较大，能够在相同体积和重量的情况下储存更多的氢气，为储氢技术的大规模应用打下了基础。
2. 更加安全其特殊的纳米结构可以有效地降低氢气释放的压力和温度，提升储氢材料的安全性。
而固态储氢还可以避免液化和压缩气体对储存设备的污染和腐蚀问题，减轻了储氢周期负载的难度。
3. 操作简便纳米技术储氢材料具有操作简单、使用方便的特点。
它可以使用相对简单和低成本的装置进行储氢，不需要过于复杂和昂贵的储氢设备。
这也为工业和民用储氢提供了更加便利和实用的选择。
三、纳米技术储氢材料的应用前景1. 汽车行业在当前汽车制造业中，探究替代燃料和减少尾气污染是一个长期的趋势。
而纳米技术储氢材料正是应用于这种新型能源的最有前景的储氢材料之一。
未来，用纳米技术储氢材料储制氢燃料的汽车的研究和应用，无疑将有力促进整个汽车行业技术的升级和发展。
2. 能源存储行业能源存储是保障能源稳定性和优化能源利用的重要方向。
而纳米技术储氢材料的出现，则可以为能源存储提供具有成本优势和储量优势的替代方案。
未来，纳米技术储氢材料应用于储能领域的探索和实践也必将得到广泛的开发和应用。
2024年镁基储氢材料市场发展现状
2024年镁基储氢材料市场发展现状1. 引言镁基储氢材料作为一种重要的能源储存材料，具有高储氢容量、快速充放电速度和良好的安全性等优点。
近年来，随着清洁能源的发展和环境保护意识的日益增强，镁基储氢材料市场逐渐兴起。
本文将介绍镁基储氢材料市场的发展现状及未来趋势。
2. 镁基储氢材料的分类镁基储氢材料主要分为二次反应型和原位反应型两种。
二次反应型镁基储氢材料是指在储氢过程中，镁与其他物质反应形成储氢化合物；原位反应型镁基储氢材料则是指镁本身作为储氢剂直接参与反应。
根据不同储氢温度和压力要求，还可以将镁基储氢材料进一步分为高温储氢材料和常温储氢材料。
3. 镁基储氢材料市场现状3.1 市场规模目前，镁基储氢材料市场规模相对较小，但呈现出快速增长的趋势。
镁基储氢材料被广泛应用于储氢电池、燃料电池、氢气发生器等领域。
随着新能源汽车的快速发展，镁基储氢材料市场有望迎来更大的机遇。
3.2 技术进展近年来，镁基储氢材料的研发取得了一系列突破性进展。
研究人员通过优化材料结构和改进储氢反应方式，提高了镁基储氢材料的储氢效率和循环稳定性。
此外，一些新型的镁基储氢材料如金属有机框架材料（MOFs）和纳米材料等也被广泛研究。
这些技术进展有助于提升镁基储氢材料的性能，推动市场的发展。
3.3 市场驱动因素镁基储氢材料市场的发展受到多个因素的驱动。
首先，环境保护政策的支持促进了清洁能源的发展，进而推动了镁基储氢材料市场的增长。
其次，镁基储氢材料具有高储氢容量、快速充放电速度和良好的安全性等优点，符合新能源汽车的需求。
此外，镁基储氢材料的研发进展和成本降低也为市场提供了增长动力。
4. 镁基储氢材料市场前景4.1 发展机遇随着清洁能源的推广和新能源汽车市场的发展，镁基储氢材料市场将迎来更大的机遇。
镁基储氢材料的高储氢容量和快速充放电速度，使其成为理想的能源储存材料。
此外，镁基储氢材料的研发进展和成本降低将进一步推动市场的发展。
4.2 挑战与对策尽管镁基储氢材料具有广阔的市场前景，但仍面临一些挑战。
氢储存技术的研究进展及展望
氢储存技术的研究进展及展望近年来，氢能作为一种清洁能源备受关注。
然而，由于氢气本身具有极低的密度和高的易燃性，氢储存一直是限制其广泛应用的主要难题。
因此，人们对氢储存技术的研究一直没有停止。
本文将就氢储存技术的研究进展及未来展望进行探讨。
一、氢储存技术的发展现状目前，氢储存技术主要包括物理吸附、化学吸附、氢化物储氢和液态氢储存四种类型。
（一）物理吸附物理吸附是利用固体吸附氢气的方式来实现储氢的，它的主要载体是活性炭、金属有机骨架材料、多孔氧化物等。
相较于其他类型的储氢技术，物理吸附具有更高的储氢密度和更好的安全性能。
（二）化学吸附化学吸附是通过吸附剂和氢气反应来实现氢气的储存的一种方法。
化学吸附常用的物质为金属有机骨架材料、氧化物和金属化合物等。
与物理吸附不同，化学吸附不需要高压气体来储存氢气，因此它在一定程度上降低了储氢系统的压力。
（三）氢化物储氢氢化物储氢是利用氢化物储存氢气的方法。
氢化物可以分为金属氢化物和非金属氢化物两种类别。
其中，金属氢化物的储氢密度更高，但是其氢化反应是可逆的，使得循环溢出成为了储氢过程的复杂部分。
（四）液态氢储存液态氢储存是利用液态氢作为储存介质的技术。
由于液态氢密度高，因此它的储氢效率也更高。
不过，液态氢需要在极低温下储存，因此储氢设施需要复杂的加热和冷却系统。
二、氢储存技术的未来展望（一）发展方向当前，氢储存技术的研究方向主要有以下两个方面：1、利用电化学、热解和表面改性等技术，改善储氢材料的吸附、储存和释放能力，提高储氢密度和储氢效率；2、开发新的氢储存技术，以达到更高的储氢密度和更佳的安全性。
（二）瓶颈问题目前，氢储存技术还存在一些瓶颈问题，主要包括以下几个方面：1、材料成本高：氢储存材料的研发需要投资大量资金，因此材料的成本很高；2、材料的稳定性：很多材料对氧和水蒸气敏感，因此在使用过程中需要特殊的处理；3、储氢密度：目前氢储存材料的储氢密度还远远低于理论值，需要继续加大研究和改进力度；4、储氢速度：氢储存材料的储氢和释放速度还不够快，需要加强研究；5、安全问题：氢气具有极低的点火能力和爆炸性，因此氢储存系统需要特殊的安全措施。
2024年镁基储氢材料市场前景分析
2024年镁基储氢材料市场前景分析引言随着全球能源需求的不断增长和环境问题的日益严重，寻找清洁、可持续的能源替代品已经成为全球范围内的热点问题。
储氢技术作为一种重要的能源存储技术，被广泛关注。
而镁基储氢材料作为一种具有潜力的储氢材料，其市场前景备受关注。
本文将对镁基储氢材料的市场前景进行深入分析。
镁基储氢材料的特点镁基储氢材料具有较高的储氢密度和优良的可逆储氢性能，具备一定的应用潜力。
其主要特点包括：1.高储氢密度：镁及其合金具有较高的理论储氮密度，在可逆储氢过程中可以存储大量的氢气。
2.良好的可逆性：相比其他储氢材料，镁基储氢材料具有更好的可逆性，即在吸放氢过程中能够保持较高的储氢效率。
3.丰富的资源：镁是地壳中丰富的元素之一，其资源充足，具备可持续供应的优势。
4.储氢温度适中：镁基储氢材料的储氢温度相对较低，能够在常温下实现储氢效果。
镁基储氢材料市场现状目前，镁基储氢材料市场还处于初级阶段，总体规模较小。
主要现状包括：1.技术研发：镁基储氢材料的技术研发仍在持续进行中，相关技术尚未成熟，存在一定的挑战和难题。
2.应用领域：镁基储氢材料目前主要应用于能源存储、汽车行业和可再生能源等领域，但应用规模有限。
3.产业链发展：相关的产业链发展相对滞后，相关配套设备和服务体系建设不够完善。
4.市场需求：目前，对储氢材料市场的需求主要来自政府支持和少数储氢技术的推广应用。
镁基储氢材料市场前景尽管目前镁基储氢材料市场规模较小，但随着绿色能源的发展和政府对新能源的支持力度增大，镁基储氢材料在未来将会展现出广阔的市场前景。
1.技术突破：随着科技的发展，对镁基储氢材料的研究不断突破，解决了其在循环稳定性、储氢容量、储氢速率等方面的问题，使其应用范围得以拓宽。
2.政策支持：政府对可再生能源和清洁能源的支持力度将逐渐加大，镁基储氢材料有望受益于相关政策的推动，市场需求将逐步增加。
3.新能源汽车市场：随着新能源汽车市场的不断发展，氢燃料电池汽车作为一种重要的清洁能源汽车，对镁基储氢材料的需求将会增加。
储氢材料的应用前景
储氢材料的应用前景储氢技术是一种重要的清洁能源技术，可以有效地解决传统燃料资源的枯竭和环境污染问题。
而储氢材料作为储氢技术的核心，其应用前景备受关注。
本文将从储氢材料的种类、特点以及应用前景等方面展开探讨。
首先，储氢材料主要包括吸氢合金、碳基材料、金属有机骨架材料等。
这些材料具有高储氢密度、良好的可逆性、稳定性和安全性等特点，可以满足不同应用场景的需求。
吸氢合金具有较高的储氢密度，碳基材料具有丰富的资源和良好的可再生性，金属有机骨架材料具有多孔结构和可调控性等优点，为储氢技术的发展提供了多种选择。
其次，储氢材料在汽车、航空航天、储能等领域具有广阔的应用前景。
在汽车领域，储氢技术可以实现零排放，提高能源利用效率，解决传统燃油车辆的环境污染和能源安全问题。
在航空航天领域，储氢技术可以实现航空器的长航程和大载荷，为航空航天事业的发展提供新的动力源。
在储能领域，储氢技术可以实现能源的高效储存和可再生利用，为能源转型和可持续发展做出重要贡献。
另外，随着储氢技术的不断发展和完善，储氢材料的研究也在不断深入。
一些新型的储氢材料，如金属有机骨架材料、多孔有机聚合物等，具有更高的储氢密度和更好的可控性，为储氢技术的商业化应用提供了新的可能性。
同时，一些先进的储氢材料制备技术和储氢系统集成技术也在不断涌现，为储氢技术的推广应用提供了更多的选择和支持。
综上所述，储氢材料作为储氢技术的核心，具有重要的应用前景。
随着清洁能源技术的不断发展和完善，储氢技术将成为未来能源领域的重要发展方向，而储氢材料作为技术的基础和关键，将在这一过程中发挥重要作用。
因此，加强储氢材料的研究和应用，推动储氢技术的商业化进程，对于实现清洁能源的可持续发展具有重要意义。
相信在不久的将来，储氢技术将为人类社会的可持续发展做出更大的贡献。
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目录1.前言 (3)2.储氢材料 (4)2.1金属储氢材料 (4)2.1.1镁基储氢材料 (5)2.1.2钛基（Fe-Ti）储氢材料 (8)2.1.3稀土系合金储氢材料 (9)2.1.4锆系合金储氢材料 (10)2.1.5金属配位氢化物 (11)2.2碳质储氢材料 (11)2.3液态有机储氢材料 (12)3.储氢方式 (14)3.1气态储存 (14)3.2液化储存 (14)3.3固态储存 (15)4.氢能前景 (15)参考文献 (17)储氢材料的研究与发展前景摘要：氢能作为一种新型的能量密度高的绿色能源, 正引起世界各国的重视。
储存技术是氢能利用的关键。
储氢材料是当今研究的重点课题之一, 也是氢的储存和输送过程中的重要载体。
本文综述了目前已采用或正在研究的储氢材料, 如镁基储氢材料钛碳基储氢材料、稀土储氢材料、碳质储氢等材料的研究进展、发展前景和方向。
关键字：储氢材料，储氢性能，储氢方式，发展前景1.前言当今世界, 化石燃料储量正在迅速减少, 现存储量不能满足日益增长的需求。
目前世界能源的80%来源于化石燃料, 但化石燃料的使用产生了大量有害物质, 对环境造成巨大影响。
因此, 加速能源系统向可再生能源转换以适应当前和未来世界能源需求, 是迫切需要解决问题。
氢原料来源广泛、无污染且能量转换效率高，是解决未来清洁能源需求问题的首选新能源之一。
氢是宇宙中含量最丰富的元素之一。
氢气燃烧后只产生水和热，是一种理想的清洁能源。
氢能利用技术，如氢燃料电池和氢内燃机，可以提供稳定、高效、无污染的动力，在电动汽车等领域有着广泛的应用前景。
由于氢能技术在解决人类面临的能源与环境两大方面的重大作用，国内外对氢能技术都有大量资金投入，以加快氢能技术的研发和应用。
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(hydrogeneconomy)时代。
氢能的利用需要解决三个问题:氢的制取、储运和应用，而氢能的储运则是氢能利用的瓶颈。
氢在正常情况下以气态形式存在、密度最小、且易燃、易爆、易扩散，这给储存和运输带来很大困难。
当氢作为一种燃料时,必须具有分散性和间歇性使用的特点,因此必须解决储存和运输问题。
储氢和输氢技术要求能量密度大(包含质量储氢密度和体积储氢密度)、能耗少、安全性高。
当氢作为车载燃料使用(如燃料电池动力汽车)时,应符合车载状况的要求。
对于车用氢气存储系统,国际能源署(IEA)提出的目标是质量储氢密度大于5wt%,体积储氢密度大于50kgH2/m3,并且放氢温度低于423K,循环寿命超过1000次;而美国能源部(DOE)提出的目标是到2010年质量储氢密度不低于6wt%,体积储氢密度大于45kgH2/m3;到2015年上述指标分别达9wt%和81kgH2/m3;到2010年车用储氢系统的实际储氢能力大于3.1kg(相当于小汽车行使500km所需的燃料)。
储氢材料的研究始于上世纪60年代末,由美国Brookhaven国家实验室和荷兰Philips公司分别报道发现Mg2Ni和LaNi5可吸收大量的氢,并伴随产生很大的热效应,这种特性使之有可能应用于储氢、热泵、氢分离等技术领域,引起了学术界和工业界的广泛兴趣,并很快在上述领域得到成功应用。
储氢材料的研究始于上世纪60年代末,由美国Brookhaven国家实验室和荷兰Philips公司分别报道发现Mg2Ni和LaNi5可吸收大量的氢,并伴随产生很大的热效应,这种特性使之有可能应用于储氢、热泵、氢分离等技术领域,引起了学术界和工业界的广泛兴趣,并很快在上述领域得到成功应用。
尤其是上世纪80年代,储氢合金在镍-金属氢化物(Ni-MH)可充电池技术上的成功应用,在全球范围掀起了储氢材料的研究热潮。
我国政府也及时对这一领域给予大力支持,通过20余年的共同努力,我国的储氢电极材料及其相关产业得到快速发展。
2007年我国储氢电极材料年产量近万吨,位居世界前列。
]1[2.储氢材料2.1金属储氢材料基于氢化物的固态储氢技术由于其独有的安全性和高能量密度,被认为是最有希望的一种储氢方式。
20世纪60年代末美国Brookhaven国家实验室和荷兰Philips公司分别发现Mg2Ni和LaNi5具有良好的储氢特性,引起了人们的广泛关注,并迅速应用到氢储存、净化、分离、压缩、热泵和金属氢化物镍(Ni/MH)二次电池。
特别是进入20世纪90年代,随着氢燃料电池汽车的发展,为实现燃氢汽车与燃油汽车相近的性能指标,对高容量储氢材料的需求与日俱增。
传统的间隙式金属氢化物的储氢量一般小于3wt%,不能满足车载氢源系统的要求。
为达到可逆储氢量 5.0wt%~5.5wt%的目标,人们将研究重点主要集中在了由轻元素组成的氢化物材料上。
尤其是1997年,德国马普研究所的Bogdanovic和Schwichardi 发现添加Ti基催化剂的NaAlH4可以在100~200℃范围内实现可逆地吸放氢。
储氢量可达5.6wt%,激起了国际上对轻金属配位氢化物的研究热潮。
目前,开发中的高容量储氢材料主要包括:金属铝氢化物、金属硼氢化物、金属氮氢化物和氨基硼烷化合物等,这些材料的储氢量在 5.8wt%~19.6wt%之间,是最有希望满足美国DOE对轻型汽车用车载储氢系统最新要求的储氢介质。
]2[2.1.1镁基储氢材料最早开始研究镁基储氢材料的是美国布鲁克 -海文国家实验室, Reily和Wiswal[1] 在 1968年首先以镁和镍混合熔炼而成 Mg2Ni合金 .后来随着机械合金化制备方法的出现, 揭开了大规模研究镁基储氢材料的序幕.据不完全统计,到目前为止人们研究了近 1 000多种重要的镁基储氢材料,几乎包括了元素周期表中所有稳定金属元素和一些放射性元素与镁组成的储氢材料.通过研究,发现这些镁基储氢材料可以分为单质镁储氢材料、镁基储氢合金和镁基储氢复合材料三大类.]3[（1）单质镁储氢材料镁可直接与氢反应,在 300 ～ 400 ℃和较高的氢压下 ,反应生成 MgH2:Mg+H2 =MgH2, △H =-74.6 kJ/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 ℃时的分解压为 101.3 kPa.因为纯镁的吸放氢反应动力学性能差,吸放氢温度高,所以纯镁很少被用来储存氢气.随着材料合成手段的不断发展,特别是机械合金化制备工艺的日益成熟 ,研究人员对单质镁储氢材料进行了新的研究 .(2) 镁基储氢合金到目前为止 ,人们已对 300多种重要的镁基储氢合金材料进行了研究 .其中最具有代表性的是 Mg-Ni 系储氢合金 ,许多研究者围绕这一系列合金开展了大量的研究工作.在制备方法上 , 主要研究了熔炼法、粉末烧结法、扩散法、机械合金化法和氢化燃烧合成法等 ,并且对镁基储氢合金采用表面处理和热处理来进一步提高其动力学性能和循环寿命.1）Mg-Ni系储氢合金:在 Mg与 Ni形成的合金体系中存在 2种金属间化合物 Mg2Ni和 MgNi2,其中MgNi2不与氢气发生反应. Mg2Ni在一定条件下(1.4 MPa、约 200 ℃)与氢反应生成 Mg2NiH4, 反应方程式如下:Mg2Ni+2H2=Mg2NiH4, ■H =-64.5 kJ/mol.反应生成的氢化物中氢含量为 3.6%, 其离解压为 0.1 MPa、离解温度为253 ℃.Mg2Ni理论电化学容量为 999 mA· h· g-1 ,但其形成的氢化物在室温下较稳定而不易脱氢 .且与强碱性电解液 (6 mol· L-1 的 KOH)接触后,合金表面易形成 Mg(OH)2,阻止了电解液与合金表面的氢交换、氢转移和氢向合金体内扩散, 致使 Mg2Ni的实际电化学容量、循环寿命差 .2）二元 Mg-Ni系储氢合金:早期制备的 Mg-Ni系储氢合金的方法主要是熔炼法, Ivanov等]4[于 1987年成功应用机械合金化法制备出 Mg-Ni系储氢合金.通过机械合金化法制备的储氢合金容易获得非晶、纳米晶等微观结构,具有良好的吸放氢性能.球磨后的纳米级 Mg2Ni合金在 200 ℃下不需要活化吸氢 1 h后, 氢含量达 3.4%,而未球磨的 Mg2Ni合金在此条件下无吸氢迹象.Abdelaoui等]5[按 Mg∶Ni=2 ∶1原子比混合球磨后制得富纳米级 Mg2Ni合金粉 ,由于缺陷相和比表面积的增大,最大吸氢量可达 3.53%.S.orimo等]6[将 Mg2Ni在氢气保护下球磨后,氢的储量为 1.6%.在 140 ℃下即可吸氢, 具有良好的吸氢性能, 并使放氢温度降低到250 ℃. 日本东北大学]7[利用燃烧合成法合成的 Mg-1%Ni储氢合金 ,不需要活化, 其吸氢量可达 7.2%.3）多元 Mg-Ni系储氢合金:组元替代、成分比例调整是改善 Mg-Ni系储氢合金性能的重要手段 .在 Mg2Ni合金中添加一种或几种合金元素来改善 Mg2Ni合金的储氢性能 ,并通过调整其成分比例使该多元 Mg-Ni系储氢合金达到最佳吸放氢性能 .常用来部分替代 Mg的元素有 Ti、Al、Zr、Co、Si、 V、Ce、B、C、Ag, 这些元素的添加可抑制 Mg在合金表面的氧化,从而提高 Mg-Ni系储氢合金的循环寿命. Shinji等]8[用 V部分替代 Mg机械合金化制得 Mg0.9 V0.1 Ni与 MgNi 相比 ,第一次放电容量差不多, 但循环寿命提高.笔者]9[前期工作采用两步法(机械球磨与固态烧结 )成功制备出 Mg2-xAlxNi(x=0, 0.2,0.3, 0.4)系列储氢合金, 发现该系列合金主相均为 Mg2Ni相, Al取代 Mg可降低合金氢化物生成焓, 增加合金吸放氢或充放电的可逆性, 增加了合金的循环稳定性.特别是当x=0.3时, 合金电极室温下放电容量最大,循环稳定性最好.4）镁与其它元素组成的镁基储氢合金:除了 Mg-Ni系储氢合金以外, 研究者们研究得比较多的还有 Mg-Al系以及Mg-La系储氢合金. Mg-Al系储氢合金有下列 3 种类型 :Mg3Al12 (γ)、 Mg17 Al12(γ)、Mg2Al3(β).1978年, Douglass用熔炼的方法制备的镁铝银储氢合金, 储氢容量达到了 6.3%. Nachman等]10[合成的 Mg0.8 Al0.1 La0.1 ,吸氢量为4.2%,放氢温度为 310 ℃.Reily等制备的 Mg-14Al储氢量为6.7%,放氢温度为352 ℃.Lupu等合成的Mg17 Al11Ti,储氢量达到 4.7%, 放氢温度为304 ℃.Gingl.F等[ 17]认为 Mg-La系合金 (LnM12 、LnMg17 、LnMg41 )的典型代表是 Mg17 La2,最大吸氢量可达 6.05%, 放氢温度一般在 320 ～350 ℃.(3) 镁基储氢复合材料镁基储氢复合材料是近期镁基储氢材料研究的重点 ,其目的是为了获得储氢容量大于 5%, 能在较温和的条件下充放氢的储氢材料, 该类材料镁含量大于90%.根据复合材料的性能可以把镁基储氢复合材料分为两类:一类是单质元素与镁基材料的复合 ;另一类是化合物与镁基材料的复合.1）单质元素与镁基材料的复合目前所采用的与镁基材料复合的单质元素主要有 :Fe、Pd、Ni等 .Zaluski等]11[利用球磨方法制成的Mg-Pd复合材料 , 其颗粒直径为 50 nm左右.100 ℃时就可以发生明显吸氢行为, 最大吸氢量为 6.3%, 放氢温度在 280 ℃左右.Liang 等]12[制备出 MgH2 -V, 研究发现其在 200 ℃、1.0 MPa氢压下, 100 s内吸氢量达5.5%.在 0.015 MPa压力下 , 放氢温度为 300 ℃. Mg-Mg2Ni合金]13[是将MgH2 、Mg2NiH4 在保护气体下球磨制得,发现在 280 ℃、6 min内放氢 5.5%, 240 ℃、10 min内放氢 4.8%, 220 ℃、50 min放氢 5.1%, 其吸放氢性能远优于 Mg-20%Ni合金 .2）化合物与镁基材料的复合常见的化合物 -镁基复合材料有:Mg-LaNi5、Mg-FeTi、Mg-Mg2Ni.这些复合材料基本上都是镁与一种合金化合物的复合.复合的手段 ,通常采用机械合金化.这些复合材料共同的特点是 :吸放氢容量大, 放氢温度低.王平]14[用球磨法制备出 Mg-50%(ZrFe1.4 Cr0.6 )复合材料, 发现其具有良好的动力学性能, 氢含量可达 3.5%.Yang等]15[通过高能球磨镁粉和非晶的ZrFe1.6 Cr0.4粉, 制备出了 Mg和 Zr-Ni-Cr合金的纳米复合储氢材料, 发现 35%的非晶 ZrNi1.6 Cr0.4 与 Mg 的纳米复合物在 300 ℃时 30 min内放氢量达 4.3%.另一类复合材料是镁与各种过渡金属的氧化物、氯化物的复合.Wang等]16[通过机械合金化法制备出Mg-Ni-MnO2, 发现在 200 ℃、2.0 MPa氢压下 ,该合金在 50 s内吸氢量达 6.2%.在 310 ℃、0.1 MPa条件下 , 400 s内可将所吸储的 6.2%氢完全释放. YuZhen-xing等]17[在镁粉中加入 CrCl3,发现在 200 ℃、 2.0 MPa下, 1 min内该合金吸氢量达到 6.3%.在300 ℃、0.013 MPa条件下,在 400 s内放氢量达到 6.2%.近期利用氢气氛下的机械球磨制成的Mg-Ni-CrCl3 和Mg-Ni-Mo(过渡金属氧化物 )2个系列复合物, 很好地解决了镁粉及镁合金粉末的吸氢活化问题, 在 160 ℃、65 s内完成吸氢 ,储氢量达到了 6.0%.2.1.2钛基（Fe-Ti）储氢材料1969年,美国Brookhaven国立实验室首次合成具有CsCl结构的FeTi合金,其储氢量为1.8%。