固体储氢材料的研究进展
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。
完整版储氢材料
储氢材料研究进展班级：*********姓名： ********学号：*********课程老师：**教授日期： ********储氢材料研究进展[1]能源和资源是人类赖以生存和发展的源泉。
随着社会经济的发展, 全球能源供应的日趋紧缺, 环境污染的日益加剧, 已有的能源和资源正在以越来越快的速度消耗。
面对化石燃料能源枯竭的严重挑战, 近年来世界各国纷纷把科技力量和资金转向新能源的开发。
在新的能源领域中, 洁净无污染的氢能利用技术正在以惊人的速度发展, 己引起工业界的热切关注。
氢的规模制备是氢能应用的基础, 氢的规模储运是氢能应用的关键, 氢燃料电池汽车是氢能应用的主要途径和最佳表现形式, 三方面只有有机结合才能使氢能迅速走向实用化。
但是, 由于氢在常温常压下为气态, 密度很小, 仅为空气的1 /14, 故氢的储存就成了氢能系统的关键技术。
1 储氢方式[3]氢气的存储有3种方式:液态、高压气态和固态储氢[4] ,它们有各自的优点和缺点。
而利用储氢材料与氢气发生物理或化学作用将氢气存储于固体材料中的固态储氢方式,能有效克服气、液两种存储方式的不足,且储氢体积密度大、安全度高、运输方便、操作容易,特别适合于对体积要求较严格的场合,如在燃料电池汽车上的使用。
固态储氢材料主要有:金属氢化物、配位氢化物和多孔吸附材料等,其中金属氢化物储氢[2]的研究已有30 多年,而后两种的研究较晚。
金属氢化物储氢材料主要有稀土系、Laves 相系、镁系和钛系等;配位氢化物是由碱金属(如Li、Na、K)或碱土金属(如Mg、Ca)与第ⅢA元素(如B、Al)或非金属元素(如N)形成的;多孔吸附材料分为物理吸附和化学吸附两大类,如碳纳米管[5]、BN 纳米管、硫化物纳米管、金属有机骨架材料(MOF)和活性炭等。
然而,传统的金属氢化物因密度大而限制了它们的实际应用。
为了克服这一缺点,许多由轻元素组成的配位氢化物或复杂氢化物被广泛研究,像铝氢化物体系、硼氢化物体系和氨基2亚氨基体系等。
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。
氢气的制取与固体储集研究进展
天 然 气 工 业Natural Gas Industry 第41卷第４期2021年４月· 124 ·氢气的制取与固体储集研究进展王璐1,2 金之钧1,2,3 黄晓伟41.北京大学能源研究院2.北京大学地球与空间科学学院3. 中国石化石油勘探开发研究院4.中国地质大学（北京）能源学院摘要：氢气是一种优质燃料，也是一种清洁和可持续的能源。
目前全球氢能发展已迈入新的阶段，欧美日韩和我国都在加紧战略布局。
为了加快构建清洁低碳、安全高效的能源体系，通过文献调研的方式研究了氢气在地下的生成机制及分布、氢气的人工制取及储集尤其是固体储氢等若干问题。
研究结果表明：①氢气在地下的生成机制目前尚未明确，被认为主要与超镁铁质岩的蛇纹石化有关，此外也与水的辐射分解、断层机械摩擦等有关，氢气浓度高的气田主要分布在大陆裂谷系、火山岩广泛分布的沉积盆地等；②目前工业制氢主要采用甲烷气制氢和电解水制氢，而最理想的方法则应为太阳能制氢和生物制氢，但在目前的技术条件下还难以达成，实验室在一定的温度、压力条件下可以通过橄榄岩的蛇纹石化得到氢气；③固体储氢是通过吸附氢气或使氢气与材料反应来达到储氢目的的方式，然后通过加热或减压方式来释放氢气；④固态储氢密度可达相同温度、压力条件下气态储氢的1 000倍左右，能很好地解决传统储氢密度低的问题且吸放氢速度适宜，具有安全性高的优点，目前的固态储氢材料主要有碳质储氢材料、合金储氢材料和络合物储氢材料等。
结论认为，氢能产业目前在我国尚处于起步阶段，技术和成本是决定制氢和储氢的关键因素；基于现状，应将氢能与可再生能源技术有机结合，以实现“灰氢”到“绿氢”的转化。
关键词：氢能；蛇纹石化；天然氢气；制氢；固体储氢；合金储氢；络合物储氢；储氢密度DOI: 10.3787/j.issn.1000-0976.2021.04.014Research progress on hydrogen production and solid hydrogen storageWANG Lu1, 2,JIN Zhijun1,2,3, HUANG Xiaowei4(1. Institute of Energy, Peking University, Beijing 100871, China;2. School of Earth and Space Sciences, Peking University, Beijing 100871, China;3. Sinopec Exploration & Production Research Institute, Beijing 100083, China;4. School of Energy Resources, China University of Geosciences, Beijing 100083, China)Natural Gas Industry, Vol.41, No.4, p.124-136, 4/25/2021. (ISSN 1000-0976; In Chinese)Abstract: Hydrogen is a kind of high-quality fuel, as well as a kind of clean and sustainable energy. At present, global hydrogen energy development has entered a new stage, and Europe, America, Japan, South Korea and China are stepping up their strategic layout. In or-der to establish a low-carbon, clean, safe and efficient energy system as soon as possible, this paper studied the generation mechanisms and distribution of hydrogen underground, the artificial hydrogen production and storage (especially solid hydrogen storage) and other problems by means of literature research. And the following research results were obtained. First, the generation mechanism of hydrogen underground is not clarified yet, but it is deemed to be mainly related to the serpentinization of ultramafic rocks, as well as the radiation decomposition of water and the mechanical friction of faults. The gas fields with high hydrogen concentration are mainly distributed in continental rift systems and sedimentary basins where volcanic rocks are widely distributed. Second, at present, the industrial hydrogen production is mainly based on methane gas and electrolysis water, but the most ideal methods should be solar hydrogen production and biological hydrogen production, which can be hardly achieved under the current technical conditions. Hydrogen can be produced by the serpentinization of peridotite under certain temperature and pressure in the laboratory. Third, solid hydrogen storage is realized by ab-sorbing hydrogen or making hydrogen react with materials and then releasing it through heating or depressurization. Fourth, the density of solid hydrogen storage is about 1 000 times that of gas hydrogen storage under the same temperature and pressure, so solid hydrogen storage can well solve the problem of low density of traditional hydrogen storage. Moreover, it has the advantages of appropriate hydro-gen absorption and desorption rate and high safety. The current solid hydrogen storage materials mainly include carbon hydrogen storage materials, alloy hydrogen storage materials and complex hydrogen storage materials. In conclusion, hydrogen energy industry is currently in the beginning stage in China, and technology and cost are the key factors of hydrogen production and storage. In view of current situa-tions, it is necessary to combine hydrogen energy with renewable energy technologies, so as to realize the transformation of "grey hydro-gen" into "green hydrogen".Keywords: Hydrogen energy; Serpentinization; Natural hydrogen; Hydrogen production; Solid hydrogen storage; Alloy hydrogen stor-age; Complex hydrides; Hydrogen storage density基金项目：国家重点研发计划变革性技术关键科学问题重点专项项目“俯冲带深部过程与非生物成气”（编号：2019YFA0708500）。
固态储氢专题研究报告
固态储氢专题研究报告固态储氢专题研究报告一、引言随着人类对能源需求的日益增长，寻找高效、环保的能源储存方式成为全球科研人员的重要课题。
其中，固态储氢作为一种具有潜力的能源储存技术，近年来受到了广泛关注。
本报告将对固态储氢进行专题研究，探讨其原理、优势、挑战以及未来发展趋势。
二、固态储氢原理固态储氢是一种将氢气（H2）以固体形式存储的技术。
在常温常压下，氢气通常以气态形式存在，但将其转化为固态形式时，可以大幅提高存储密度和安全性。
固态储氢主要利用金属有机骨架（MOFs）等材料作为载体，通过物理或化学吸附的方式将氢气存储在固体晶格中。
当需要释放氢气时，通过改变温度或压力条件，使氢气从固态中解吸出来。
三、固态储氢的优势高存储密度：固态储氢技术具有较高的存储密度，可以在较小空间内储存大量的氢气，有助于提高能源利用效率。
安全性能好：相较于传统液态储氢方式，固态储氢的爆炸风险较低，安全性较高。
适用范围广：固态储氢技术可以应用于各种场景，如电力、交通、工业等。
可重复使用：固态储氢载体可以重复使用，降低了成本，并减少了废弃物产生。
四、固态储氢的挑战成本问题：目前，固态储氢技术仍处于研发阶段，尚未实现大规模商业化应用。
此外，生产和使用过程中的成本较高，需要进一步降低成本才能广泛应用。
寿命问题：固态储氢载体的使用寿命有限，需要定期更换或再生，这会影响其在大规模储能领域的应用。
低温操作：某些固态储氢载体需要在较低的温度下操作，这会增加能源消耗和成本。
同时，低温操作也限制了其在高温环境下的应用。
氢气输送：在释放氢气时，如何实现高效、稳定的输送是一个挑战。
此外，如何确保输送过程中的安全也是一个需要考虑的问题。
五、未来发展趋势研发新型载体材料：通过研发新型载体材料，提高固态储氢的存储密度、稳定性和寿命，降低成本，是未来的重要研究方向。
优化制氢和输氢技术：提高制氢效率和开发新型输氢技术对于固态储氢的广泛应用至关重要。
政策支持与市场推动：政府可以通过提供研发资金和政策支持来推动固态储氢技术的发展。
储氢材料的原理解析与研究进展
氢是一种清洁的可再生能源。
储氢材料作为一种可逆的氢元素存储材料，在现代及未来的应用十分广泛。
对于储氢材料性质的研究，将会更好地推动我国相关研究领域的进步。
随着近年来我国经济的不断发展，能源消耗也在大幅度增加，化石能源储量减少，并产生一系列的环境问题，所以寻找一种安全可靠的绿色清洁能源是必然趋势，而氢元素一直是能源系列中的“宠儿”。
由于氢能是一种可循环利用的清洁能源，将在我国能源转换中扮演重要角色。
近年来，氢能产业从行业圈内逐渐走向大众视野，被认为是具有发展潜力的新型产业。
目前唯一存在的应用问题是氢能源的存储技术问题，为了解决这一问题，储氢材料正式问世，利用金属络合物储存氢能，其质量百分密度较高且具有一定的可逆性，实现了储氢材料的正式应用，而此类材料的具体应用也可以更好地推动相关领域的发展。
氢能的储存方式分析氢能是目前发现的能源体系中储量丰富且无公害的清洁能源，是理想化石燃料替代品，而且氢能在燃烧后的生成物只有水，对我国实现“碳达峰”“碳中和”等目标具有重要意义。
在氢能的应用体系中，氢能的存储制约了氢能走向实用化和规模化。
为了解决这一问题，诞生了储氢材料理念。
目前，有3种主要的储氢方式，分别为高压气态储氢、低温液态储氢和固态储氢。
1高压气态储氢高压气态储氢是目前应用广泛、相对成熟的储氢技术，即通过压力将氢气液化至气瓶中加以储存。
该技术的优点在于，其充装释放氢气速度快，技术成熟及成本低。
而其缺点在于：一是对储氢压力容器的耐高压要求较高，商用气瓶设计压力达到20 MPa，一般充压力至15 MPa；二是其体积储氢密度不高，其体积储氢密度一般在18～40 g/L；三是在氢气压缩过程中能耗较大，且存在氢气泄漏和容器爆破等安全隐患问题。
2低温液体储氢为了解决高压气体储氢体积储氢密度低的问题，人们提出了液态储氢的概念，低温液态储氢将氢气冷却至-253℃，液化储存于低温绝热液氢罐中，储氢密度可达70.6 kg/m3，体积密度为气态时的845倍。
储氢材料的研究进展1
储氢材料的研究进展1储氢材料的研究进展1储氢材料是指能够吸附或储存大量氢气的物质，它在氢能技术的应用中起着关键作用。
目前，储氢材料的研究进展如下：1.金属氢化物：金属氢化物是一种包括氢原子的金属结构。
这类材料具有高储氢密度和相对较低的温度要求，因此在储氢领域具有重要的潜力。
最常见的金属氢化物是锂氢化物和镁氢化物。
近年来，研究人员通过改变材料的微观结构和添加催化剂等方法，成功地提高了金属氢化物的储氢性能。
2.有机储氢材料：有机储氢材料是一类由碳、氢和其他元素组成的有机化合物，它们通过化学反应吸附和储存氢气。
这类材料的优势在于其相对较低的工作温度要求和较高的储氢容量。
研究人员通过设计新型的有机储氢材料和调节其结构，有效地提高了其吸附和释放氢气的性能。
3.多孔材料：多孔材料是一类具有微孔或介孔结构的材料，其具有较大的表面积和空隙，可用于吸附和储存氢气。
常见的多孔材料包括金属有机骨架材料（MOFs）、多孔有机聚合物（POPs）、金属氧化物和碳纳米管等。
近年来，研究人员通过调节多孔材料的结构和化学组成，成功地提高了其储氢性能。
4.硼氮化物：硼氮化物是一类由硼和氮组成的化合物，其具有非常高的储氢密度和热稳定性。
硼氮化物的挑战在于其吸附和释放氢气的动力学过程较慢。
近年来，研究人员通过合成纳米材料、引入催化剂和调节硼氮化物的结构等方法，成功提高了其储氢性能。
5.复合材料：复合材料是利用不同种类的材料组合而成的材料，其吸附和储存氢气的性能可以通过调节不同组分的比例和结构来改善。
常见的复合材料包括金属-有机骨架材料的混合物、碳材料的复合体等。
研究人员通过设计和合成新型的复合材料，成功提高了其储氢性能。
总结起来，储氢材料的研究进展主要包括金属氢化物、有机储氢材料、多孔材料、硼氮化物和复合材料等。
这些材料在储氢技术中具有重要的应用潜力，研究人员通过调节其结构、应用新型催化剂和合成方法等手段，不断提高其储氢性能，推动氢能技术的发展。
高密度固态储氢材料技术研究进展
高密度固态储氢材料技术研究进展高密度固态储氢材料主要包括金属氢化物、碳材料和复合材料等。
其中，金属氢化物是最常用的固态储氢材料之一、金属氢化物可以在一定的温度和压力下吸收和释放氢气，并且具有较高的储氢容量。
目前研究中主要关注的金属氢化物材料包括镁、钛、锆等金属氢化物。
研究表明，通过纳米化处理和复合材料的制备，可以进一步提高金属氢化物的储氢性能。
另外，碳材料也是一种常用的高密度固态储氢材料。
碳材料具有较高的表面积和丰富的孔隙结构，可以提供更多的吸附位点和储氢空间。
研究表明，通过调控碳材料的结构和制备方法，可以达到更高的储氢容量和吸附能力。
除了金属氢化物和碳材料，近年来复合材料也成为了高密度固态储氢材料的研究热点。
复合材料可以结合不同的材料优点，提高储氢性能。
常见的复合材料包括金属氢化物/碳材料复合材料、金属氢化物/金属氢化物复合材料等。
这些复合材料可以在一定的条件下吸附和释放氢气，具有较高的储氢容量和动力学性能。
除了材料本身的研究，高密度固态储氢材料技术还包括储氢反应动力学和材料结构设计等方面的研究。
储氢反应动力学研究可以提高储氢速率，减少吸附和释放氢气所需的时间。
材料结构设计可以进一步优化储氢容量和动力学性能，实现更高效的储氢。
总之，高密度固态储氢材料技术在过去的几年里取得了许多重要的研究进展。
不论是金属氢化物、碳材料还是复合材料等，都在不断地提高储氢容量和动力学性能。
未来，我们可以期待高密度固态储氢材料技术在氢能源储存和传输领域的广泛应用。
固体储氢材料研究进展
固体储氢材料研究进展
马通祥;高雷章;胡蒙均;胡丽文;温良英;扈玫珑
【期刊名称】《功能材料》
【年(卷),期】2018(049)004
【摘要】氢能作为一种极具发展潜力的清洁能源受到了越来越多的关注,而开发利用氢能的关键是解决氢气的储存问题.传统的高压气态储氢安全性差、储氢量小;低温液化储氢不仅需要高绝热的储存罐,而且储氢能耗很高.由于固体储氢材料能够很好的解决这些问题,成为了目前储氢技术研究的主要方向.目前主要的固体储氢材料有合金储氢、碳质储氢和络合物储氢,重点讨论了各类固体储氢材料的储氢原理、特点、研究现状及待解决的问题,并指出了其发展方向.
【总页数】6页(P4001-4006)
【作者】马通祥;高雷章;胡蒙均;胡丽文;温良英;扈玫珑
【作者单位】重庆大学材料科学与工程学院,重庆400044;重庆大学材料科学与工程学院,重庆400044;重庆大学材料科学与工程学院,重庆400044;重庆大学材料科学与工程学院,重庆400044;重庆大学材料科学与工程学院,重庆400044;重庆大学材料科学与工程学院,重庆400044
【正文语种】中文
【中图分类】TG139
【相关文献】
1.固体储氢材料的研究进展 [J], 汪云华;王靖坤;赵家春;王松
2.以车载储氢为目标的储氢材料研究进展 [J], 王平
3.固体储氢材料的研究进展 [J], 杨小平;田景文
4.高压复合储氢罐用储氢材料的研究进展 [J], 周超;王辉;欧阳柳章;朱敏
5.固体储氢材料的研究进展 [J], 陈思安; 彭恩高; 范晶
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
储氢材料的研究进展
储氢材料的研究进展储氢材料是一种能够吸附和释放氢气的材料，广泛应用于氢能源领域。
目前，研究人员正在不断寻找新型的储氢材料，以提高氢气的吸附能力和储存密度，并且减少储氢过程中的能量损失。
以下是当前储氢材料研究领域的一些进展。
一、金属有机骨架材料（MOF）金属有机骨架材料是一种由金属离子和有机配体组成的晶体结构。
这种材料具有高度可控的孔隙结构，能够提供大量的吸附空间。
研究者已经成功开发出一系列储氢性能优良的MOF材料。
例如，Mg-MOF-74材料具有高达7.5 wt%的氢气存储密度，在77 K、20 bar的条件下可以实现高达6.0 wt%的氢气吸附。
二、共价有机框架材料（COF）共价有机框架材料是一种新型的多孔有机材料，由于其特殊的共价键连接方式，其结构稳定性和储氢性能较好。
例如，研究者在实验中发现，COF-5可以在77 K、物理吸附模式下实现高达7.2 wt%的氢气储存密度。
三、纳米多孔材料纳米多孔材料是一种具有高度可控孔隙结构和较大比表面积的材料。
这些材料具有丰富的储氢位点，并且能够实现快速的吸附和释放过程。
例如，一些石墨烯基的纳米多孔材料已经成功应用于氢能源领域。
研究者发现，这些纳米多孔材料能够实现高达5 wt%的氢气吸附。
四、氧化物材料氧化物材料是一种常见的储氢材料，具有较好的储氢性能。
例如，氧化镁和氧化钛等材料具有良好的氢气吸附能力。
此外，一些研究者还研究了稀土氧化物的储氢性能，并发现它们可以在相对较低的温度和压力下实现高储氢密度。
综上所述，储氢材料的研究进展十分迅速。
金属有机骨架材料、共价有机框架材料、纳米多孔材料和氧化物材料等新型储氢材料的开发，为增加氢气的储存密度以及减少储氢过程中的能量损失提供了新的思路和方法。
随着进一步研究和开发，相信未来储氢材料的性能将不断提高，并为氢能源的广泛应用提供有力支持。