储氢材料综述
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。
储氢材料
20世纪70年代以后，由于对氢能源的研究和开发日趋重要，首先要解决氢气的安全贮存和运输问题，储氢材料范围日益扩展至过渡金属的合金。如镧镍金属间化合物就具有可逆吸收和释放氢气的性质：
编辑本段化学每克镧镍合金能贮存0.157升氢气，略为加热，就可以使氢气重新释放出来。LaNi5是镍基合金，铁基合储氢材料 储氢材料
____
编辑本段纳米材料储氢存在的问题世界范围内所测储氢量相差太大：0.01(wt ) %-67 (wt ) %，如何准确测定
储氢机理如何
四，结束语-氢能离我们还有多远
氢能作为最清洁的可再生能源，近10多年来发达国家高度重视，中国近年来也投入巨资进行相关技术开发研究
氢能汽车在发达国家已示范运行，中国也正在筹划引进
2.13TiFeH0.10 + 1/2H2 → 2.13TiFeH1.04
2.20TiFeH1.04 + 1/2H2 → 2.20TiFeH1.95
镁系
典型代表：Mg2Ni，美Brookhaven国家实验室首先报道
储氢容量高
资源丰富
价格低廉
放氢温度高（250-300℃ )
放氢动力学性能较差
抗杂质气体中毒能力差
实际使用时需对合金进行表面改性处理
PCT curves of TiFe alloy
TiFe(40 ℃）
TiFe alloy
Characteristics:
two hydride phases;
phase (TiFeH1.04) & phase (TiFeH1.95 )
3.2 配位氢化物
3.3 纳米材料
材料的储氢材料和氢能储存
材料的储氢材料和氢能储存随着全球对可再生能源和清洁能源的追求，氢能作为一种高能量密度、零排放的能源被广泛关注。
然而，氢气的储存一直是一个挑战。
在储存氢气的过程中，储氢材料起到关键的作用。
本文将介绍一些常见的储氢材料，以及它们在氢能储存中的应用。
1. 金属储氢材料金属储氢材料是目前应用最为广泛的一类储氢材料。
它们通常是将氢气吸附或反应嵌入到金属晶格中，从而实现氢气的储存。
1.1 金属合金金属合金是指由两种或更多种金属元素组成的材料。
例如，钛镍合金和镁铝合金都是常见的金属储氢材料。
这些合金具有较高的储氢容量和较好的循环稳定性，在氢能储存领域具有广泛的应用前景。
1.2 金属有机框架材料金属有机框架材料（MOF）是由金属离子或金属簇与有机配体组成的晶体材料。
它们具有高度可调性和多孔结构，可以通过改变金属元素和有机配体的组合来调节其储氢性能。
MOF在氢能储存中表现出很高的储氢容量和循环稳定性。
2. 炭材料炭材料是一类由碳元素组成的材料，具有良好的储氢性能。
它们通常具有高比表面积和孔隙结构，可以将氢气吸附到其表面或孔隙中。
例如，活性炭和多孔碳纤维都是常见的炭材料，它们在氢能储存方面具有潜在的应用前景。
3. 化合物材料化合物材料是指由金属元素和非金属元素组成的化合物。
它们通常具有较高的储氢容量和较好的热稳定性。
例如，氨合物是一种常见的化合物储氢材料，可以通过吸附氢气并在一定温度下释放氢气。
4. 氢化物材料氢化物材料是指由金属元素和氢元素组成的化合物。
它们具有很高的储氢密度和较好的储氢性能。
例如，碱金属氢化物和过渡金属氢化物都是常见的氢化物储氢材料。
总结起来，储氢材料的选择与氢能储存的效率和可行性密切相关。
金属储氢材料、炭材料、化合物材料和氢化物材料都是常见的储氢材料，它们在氢能储存领域具有广泛的应用前景。
随着科学技术的不断进步，相信在不久的将来，氢能储存技术将为人类实现可持续发展作出更大的贡献。
注意：此文章仅供参考，具体内容应根据题目要求自行撰写。
稀土储氢材料
稀土储氢材料
稀土储氢材料是一类具有很高储氢容量和较低吸放氢温度的储氢材料。
稀土元素由于其特殊的电子结构和原子尺寸，使得其化合物具有较高的储氢能力，因此成为了储氢材料研究的热点之一。
首先，稀土储氢材料的储氢机制主要包括物理吸附和化学吸附两种方式。
在物理吸附中，氢气以分子形式吸附在材料表面，而在化学吸附中，氢气会与稀土元素发生化学反应，形成化合物储存在材料中。
这两种方式相互作用，共同提高了稀土储氢材料的储氢能力。
其次，稀土储氢材料的储氢性能受到多种因素的影响。
首先是晶体结构，稀土储氢材料的晶体结构对其储氢性能有着重要影响，合适的晶体结构可以提高材料的储氢能力。
其次是表面积和孔隙结构，较大的表面积和合适的孔隙结构有利于提高储氢材料的吸氢速率和储氢容量。
此外，稀土元素的种类和含量、材料的热稳定性等因素也会对储氢性能产生影响。
最后，稀土储氢材料在氢能领域具有广泛的应用前景。
随着氢能技术的发展，稀土储氢材料将成为氢能储存和传输的重要材料。
此外，稀土储氢材料还可以应用于氢燃料电池、氢化物储氢系统等领域，为氢能产业的发展提供重要支撑。
总之，稀土储氢材料具有很高的储氢能力和广阔的应用前景，对于推动氢能技术的发展具有重要意义。
随着材料科学和氢能技术的不断进步，相信稀土储氢材料将会在未来发挥更加重要的作用。
储氢材料综述范文
储氢材料综述范文储氢材料是指能够吸收、储存并释放氢气的材料。
在氢能源领域的发展中，储氢是一个至关重要的环节，因为氢气的体积密度很大，必须以高效的方式储存，以方便在需要时使用。
本文将对当前常用的储氢材料进行综述，并探讨它们的优缺点。
1.吸附剂吸附剂是一种通过吸附氢气将其储存的材料。
常见的吸附剂有多孔碳材料、金属有机骨架（MOFs）和石墨烯等。
吸附剂具有吸附容量大、反应速度快等特点，但其储氢能力受到温度和压力的影响较大。
此外，吸附剂在吸附和释放氢气时存在能量损失，影响了系统能量效率。
2.氢化物氢化物是一种将氢气与金属元素结合形成化合物的材料，例如金属氢化物和金属嵌/插入化合物。
氢化物储氢的优势在于储氢密度高，但其缺点是吸附和释放氢气的反应速度较慢，且需要较高的温度和压力条件。
此外，氢化物的循环稳定性也是一个需要解决的问题。
3.化学氢储存（化学吸附）化学氢储存是指将氢气吸附到化学反应中产生产物中的材料。
常见的化学吸附剂有氨基硼烷和有机液体。
化学氢储存的优点是储氢密度高，且在环境条件下能够进行吸附和释放反应。
然而，该方法的主要挑战是吸附和释放反应的速率以及循环稳定性的问题。
4.内聚力储氢内聚力储氢是指将氢气以化学键的形式储存在材料中，例如氢化镁和氢化锂等。
这种储氢方式具有很高的储氢密度，同时释放氢气时产生的化学能也可以被利用。
然而，内聚力储氢的挑战在于原料的成本高，以及吸附和释放氢气的动力学限制。
总体而言，不同类型的储氢材料各有优劣势。
目前，研究人员正在努力开发新型储氢材料，以提高储氢容量、降低操作条件、提高储氢效率等。
此外，也有一些复合储氢材料正在研究中，通过结合多种储氢机制来提高整体储氢性能。
综上所述，储氢材料是氢能源领域不可或缺的一部分。
吸附剂、氢化物、化学吸附和内聚力储氢等不同类型的储氢材料各有优劣势，需要根据具体应用场景选择合适的储氢材料。
随着技术的不断进步，相信将会出现更加高效、便捷的储氢技术，进一步推动氢能源的发展。
储氢材料简介精选课件 (一)
储氢材料简介精选课件 (一)
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。
稀土储氢材料
稀土储氢材料
稀土储氢材料是一类具有很高储氢容量和较低吸放氢温度的材料，是储氢材料
中的重要分支之一。
稀土元素是指镧系元素和镝、铽、钆等元素，它们具有丰富的电子结构和独特的化学性质，因此在储氢材料中具有重要的应用前景。
稀土储氢材料的研究和开发对于解决能源危机和环境污染问题具有重要意义。
稀土储氢材料具有以下特点：
首先，稀土元素具有较高的储氢容量。
稀土元素的原子结构决定了它们具有较
高的储氢能力，因此可以作为储氢材料的主要成分之一。
通过合金化、纳米化等方法，可以进一步提高稀土储氢材料的储氢容量，提高其在储氢领域的应用性能。
其次，稀土储氢材料具有较低的吸放氢温度。
由于稀土元素的特殊电子结构和
晶体结构，使得稀土储氢材料在吸放氢过程中具有较低的吸放氢温度，这对于储氢材料的实际应用具有重要意义。
较低的吸放氢温度可以降低储氢系统的能耗，提高储氢系统的效率，从而推动储氢技术的发展。
最后，稀土储氢材料具有良好的循环稳定性。
稀土元素与氢气的化学反应是可
逆的，因此稀土储氢材料具有良好的循环稳定性，可以反复进行吸放氢循环，不易发生氢化物的结构破坏和性能衰减，这对于储氢材料的长期稳定运行具有重要意义。
总的来说，稀土储氢材料具有较高的储氢容量、较低的吸放氢温度和良好的循
环稳定性，是储氢材料领域的研究热点之一。
未来，随着人们对清洁能源和可再生能源的需求不断增加，稀土储氢材料的研究和开发将会迎来更广阔的发展空间。
通过不断深入的研究和创新，稀土储氢材料有望成为未来储氢技术的重要支撑，为人类社会的可持续发展做出更大的贡献。
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一、绪言
氢－二十一世纪 的绿色能源
储氢材料综述
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1.1能源危机与环境问题
➢ 化石能源的有限性与人类需求的无限性－石油、 煤炭等主要能源将在未来数十年至数百年内枯竭！！！（科技
日报，2004年2月25日，第二版）
➢ 化石能源的使用正在给地球造成巨大的生态灾 难－温室效应、酸雨等严重威胁地球动植物的生存！！！
➢ 人类的出路何在？－新能源研究势在必行！！！
储氢材料综述
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1.2 氢能开发，大势所趋
氢是自然界中最普遍的元素，资源无 穷无尽－不存在枯竭问题
氢的热值高，燃烧产物是水－零排放，无污染 ，
可循环利用
氢能的利用途径多－燃烧放热或电化学发电 氢的储运方式多－气体、液体、固体或化合物
储氢材料综述
4
开口多壁M储o循氢S材2环料纳综述伏米安管曲及线其循环伏安分析
26
纳米碳管电化学储氢
储氢材料综述
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多壁纳米碳管电极循环充放电曲 线，经过100充放电后 保持最大
容量的70％
储氢材料综述
单壁纳米碳管循环充放电曲线，经过100充 放电后 保持最大容量的80％
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碳纳米管电化学储氢小结
1. 纯化处理后多壁纳米碳管最大放电容量为 1157mAh/g，相当 于4.1％重量储氢容量。经过100充放电后，其仍保持最大容 量的70％。
➢ 储氢容量高 ➢ 再氢化难(LiAlH4在TiCl3、 TiCl4等催化下180℃ ，
8MPa氢压下获得5％的可逆储放氢容量)
储氢材料综述
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金属配位氢化物的的主要性能
℃
储氢材料综述
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3.3碳纳米管（CNTs）
1991年日本NEC公司Iijima教授发现CNTs
储氢材料综述
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纳米碳管储氢-美学者Dillon1997首开先河
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TiFe alloy
Characteristics:
❖ two hydride phases;
❖ phase (TiFeH1.04) & phase (TiFeH1.95 ) ❖ 2.13TiFeH0.10 + 1/2H2 → 2.13TiFeH1.04 ❖ 2.20TiFeH1.04 + 1/2H2 → 2.20TiFeH1.95
➢活化容易 ➢平衡压力适中且平坦，吸放氢平衡压差小 ➢抗杂质气体中毒性能好 ➢ 适合室温操作
❖ 经元素部分取代后的
MmNi3.55Co0.75Mn0.47Al0.3(Mm混合稀土，主要成分 La、Ce、Pr、Nd)广泛用于镍/氢电池
储氢材料综述
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PCT curves of LaNi5 alloy
储氢材料综述
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钛铁系
典型代表：TiFe，美Brookhaven国家实验室首 先发明
➢ 价格低 ➢ 室温下可逆储放氢 ➢ 易被氧化 ➢ 活化困难 ➢ 抗杂质气体中毒能力差
实际使用时需对合金进行表面改性处 理
储氢材料综述
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PCT curves of TiFe alloy
TiFe(40 ℃)
储氢材料综述
2. 单壁纳米碳管最大放电容量为503mAh/g，相当于1.84％重量 储氢容量。经过100充放电后，其仍保持最大容量的80％。
气态储氢：
1) 能量密度低 2) 不太安全
液化储氢：
1) 能耗高 2) 对储罐绝热性能要求高
储氢材料综述
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二、不同储氢方式的比较
固态储氢的优势：
1) 体积储氢容量高 2) 无需高压及隔热容器 3) 安全性好，无爆炸危险 4) 可得到高纯氢，提高氢的附加值
储氢材料综述
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2.1 体积比较
储氢材料综述
储氢材料综述
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镁系
典型代表：Mg2Ni，美Brookhaven国家实验室首 先报道
➢ 储氢容量高
➢ 资源丰富
➢ 价格低廉
jjkkl
➢放氢温度高（250－300℃ ）
➢ 放氢动力学性能较差
改进方法：机械合金化－加TiFe和CaCu5球磨，或复合
储氢材料综述
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钛/锆系
➢ 具有Laves相结构的金属间化合物
8
2.2 氢含量比较
0
LaNi H 56
TiFeH 1.9
Hydrogen storage capacity (wt%)
1
2
3
4
5
1.4wt%
per weight
1.8wt%
Mg NiH
2
4
3.6wt%
Carbon nanotube (RT,10MPa 氢压)
4.2wt%
0
1
2
3
4
5
储Hy氢d材ro料g综e述n storage capacity (wt%)
1.3 实现氢能经济的关键技术
➢ 廉价而又高效的制氢技术
➢ 安全高效的储氢技术－开发新型高效的储氢材料和安全
的储氢技术是当务之急
➢ 车用氢气存储系统目标：
IEA: 质量储氢容量>5%; 体积容量 >50kg(H2)/m3 DOE : >6.5%, > 62kg(H2)/m3
储氢材料综述
5
二、不同储氢方式的比较
➢ 原子间隙由四面体构成，间隙多，有利于氢原 子的吸附
➢ TiMn1.5H2.5 日本松下（1.8％） ➢ Ti0.90Zr0.1Mn1.4V0.2Cr0.4 ➢ 活性好
➢ 用于：氢汽车储氢、电池负极Ovinic
储氢材料综述
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3.2配位氢化物储氢
➢ 碱金属（Li、Na、K）或碱土金属（Mg、Ca） 与第三主族元素(B、Al)形成
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三、储氢材料技术现状
➢ 3.1 金属氢化物 ➢ 3.2 配位氢化物 ➢ 3.3 纳米材料
储氢材料综述
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
10
金属氢化物储氢特点
➢ 反应可逆
➢ ➢
氢 较以 高原 的子 储形 氢式体M储积+存密x，度/2H固2态AD储bess..氢M，H安x +全∆可H靠
储氢材料综述
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Position for H occupied at HSM
单壁纳米碳管束TEM照片
储氢材料综述
多壁纳米碳管TEM照片
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纳米碳管吸附储氢：
Hydrogen storage capacities of CNTs and LaNi5 for comparison
(data d储et氢e材rn料in综e述d by IMR，RT，10MPa)
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纳米碳管电化学储氢
Hydrogen on Tetrahedral Sites
储氢材料综述
Hydrogen on Octahedral Sites
12
3.1 金属氢化物储氢
目前研制成功的： ➢ 稀土镧镍系 ➢ 钛铁系 ➢ 镁系 ➢ 钛/锆系
储氢材料综述
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稀土镧镍系储氢合金
❖ 典型代表：LaNi5 ,荷兰Philips实验室首先研制 ❖ 特点：