对储氢金属材料的储氢原理及其发
展状况的的研究
学院：医学部
学号：1210608102 33号
姓名：阿卜杜。阿布都热依木
前言：人类进入21世纪，节能环保不再只是一句口号。随着能源紧张与环境污染问题的日
益凸显，新能源和清洁能源的开发利用受到人们越来越多的关注。在众多新能源中，氢能被人们寄予了厚望。
相对于传统化石能源来说，氢能的优势显而易见。首先，氢的来源丰富，储量巨大，海水中就蕴藏着大量的氢元素；其次氢的燃烧性能优越，热值高，燃烧1千克氢能放出142120千焦的热量，相当于汽油的三倍；最后，氢燃烧后生成的是水，并不污染环境，特别符合环保理念。所以，氢能又被称为本世纪最有前途的绿色能源之一。
然而，氢能的开发利用并不如想象中简单，它还需要克服种种技术难题。氢是二次能源，自然界中并不存在可供开采的单质氢；而氢在常温常压是气体，密度很低，这使得单位体积氢的能量很低，仅相当于天然气的1/3，汽油的1/3000；氢分子体积小，很容易逃逸；氢容
易发生爆炸，存在安全隐患。氢的特性使得氢能利用面临困难，解决困难，氢才能走进千家万户。【1】
氢能体系主要包括氢的生产、储存和运输、应用3个环节。而氢能的储存是关键，也是目前氢能应用的主要技术障碍。氢气可以被储存，但是很难被高密度地储存，这直接制约了氢能的开发利用。未来氢能的发展将离不开储氢技术的提高，也离不开储氢材料的广泛应用。当今社会，材料、能源、信息已成为三大支柱。我们有理由相信，氢能作为一种不可多得的清洁能源，必将在未来社会扮演越来越重要的角色，而储氢材料，也必将会大有所为。
摘要：化石能源的大规模开发利用带来了严重的能源和环境问题，新能源开发是解决能源
危机和环境污染问题的一条出路，氢能因其独特优势而倍受青睐。但氢的储存是氢能利用的瓶颈，高效、安全的储氢方式一直是氢能工作者的不懈追求。储氢材料的研究开发有助于消除储氢的技术障碍，从而促使整个氢工业的发展。本文通过介绍氢在储氢金属中的储存方式、一些常用的储氢材料，特别是储氢合金，使读者对储氢材料的储氢原理、分类、各自的优缺点以及应用有个初步的了解。
以下是储氢金属材料发展的现状，请注意含氢百分比：【2】
关键词：储氢新型储氢材料 氢能
正文：
1.常用储氢方法简介
1.1 现有的几种储氢方法在实践中所占的比例：
氢可以气态、液态和固态3种方式进行储存。氢能源被认为是21世纪的理想能源。氢能完整的工业链包括氢的制备、净化、储存、运输及最终使用诸环节。其中大规模廉价制氢技术的开发及安全可靠的储氢技术是实现未来氢能利用的重要前提条件，也是发展和利用氢能的重要挑战。科学家多年研究的的储氢技术主要有以下几种：
1.1高压储氢：气态压缩高压储氢是最普遍和最直接的储氢方式。这是一种传统的常用方法，氢气经过加压(约15MPa)，储存于约40L钢制圆筒形容器中，通过减压阀的调节就可以直接将氢气释放出。氢气钢瓶只能储存6m3氢气，大约0.5kg氢气，不到装载器质量的2wt%。其缺点是需要厚重的耐压容器，增加运输成本，而且运输和使用过程中的安全隐患也是人们担心和关注的问题。另外，氢气压缩需要消耗很多的氢气压缩功。
1.2液化储氢：这是一种深冷的液氢储存技术。常温、常压下液氢的密度为气态氢的845倍，液氢的质量密度和体积密度较高。但是液化储氢存在下列缺点:一是氢气经过压缩之后，深冷到21K以下使之变为液氢，然后存储到特制的绝热真空容器中，其能耗是已经液化氢气蕴含能量的1/3，这就增加了储氢和用氢的成本;二是液氢储存容器必须使用耐超低温的特殊容器，因为液氢的熔点为1
2.8K，必须严格绝热。三是液氢储存的氢气当你不用氢气时，液氢不能长期保持。目前仅用于火箭等特殊场合，可见液化储氢是不经济的。
1.3氢气水合物储氢：经研究表明，在足够高的压力下，氢分子可以压缩进用冰做的笼子内，氢不像甲烷等分子较大的气体，可以关押在冰笼里，由于氢分子太小，很容“”“”“”
“”
易在冰笼里进进出出。不过实验证明，如果压力足够高，氢分子能够成双成对或4个一组。为了产生冰的笼形物，把氢和水的混合物加压到202.7MPa，开始地被装进冰笼中[3]“”
“”
氢和冰是分离的，且氢在冰的周围形成了气泡；但当温度冷却到-249K时，水和氢气就融合成笼形物。一旦笼形物形成，就能用液氮作为冷却剂在低压下储存氢。相对于液氢，液“”“”
氮是便宜且取之不尽的冷却剂，同时液氮对环境也不会造成污染。水合物储氢最明显的缺点是形成和储存氢气水合物的压力和温度条件比较苛刻，273 K 时形成氢气水合物需要的压
力为5-200MPa 。如果能够获得比较低压力下制备氢气水合物的技术，用液氮保存氢的笼
形物储氢具有良好的发展前景。
1.4金属氢化物储氢：某些金属或合金与氢反应以金属氢化物形式吸氢，生成的金属
氢化物加热后释放出氢气，利用这一特性就可有效地储氢。金属氢化物储氢，氢以原子状态储存于合金中。重新释放出来时，经历扩散、相变、化合等过程。这些过程受热效应与速度的制约，不易爆炸，安全性强。金属氢化物的出现为氢的储存、运输及利用开辟了一条新的途径。储氢合金包括稀土系、钛系、镁系、锆系等合金系列，其中理论质量储氢量较高者是锆系(3.0-3.4wt%)和镁系合金(3.6-7.6wt%)。但是储氢合金的体积储氢密度较高，
但质量储氢密度却很低，通常为1%-3%，而且释放氢时要吸热。【2】
1.5有机液体储氢：有机液体氢化物储氢技术始于20世纪80年代。作为一种新型储氢技术有很多优点:储氢量大，苯和甲苯的理论储氢量分别为7.19wt%和6.18wt%；储氢剂
和氢载体的性质与汽油类似，储存、运输、维护保养安全方便，便于利用现有油类储存和运输设施，设备简便;可多次循环使用，寿命可达20年。但是，有机液体储氢氢气分离能耗高，其能耗占所储存氢能的2/3。
1.6非金属材料物理吸附储氢：吸附储氢技术是采用微孔吸附材料(如沸石分子筛、活性碳、碳纳米管等)，在比较低的温度、一定的压力下实现氢气的物理吸附。特点是储氢能
量消耗比较低、达到吸放平衡的速率快、可逆性好等特点，没有金属氢化物放氢困难的问题，是一类具有优良应用前景的新型储氢材料。沸石因价格低廉，性能稳定，能可逆的吸放
H2，而作为一种可能的储氢材料曾引起了众多的关注。[4-5]沸石的氢气吸附量和分子骨架结
构类型，孔径大小有很大关系。但是大多数沸石结构的孔径都偏小，自由体积有限，所以吸附的氢气量有限，储氢量偏低，并且沸石的结构很复杂，其中的吸附机理也尚不明确。活性碳储氢的特点是吸附快，循环使用寿命长，来源广泛，价格低廉，抗腐蚀性能佳，结构稳定性高。Kidanay最早报道了活性碳吸附H2[6]。在20世纪80年代末和90年代初，活性碳储氢的研究非常活跃[7-9]。但是各种研究表明，活性碳只能在低温下达到较好的储氢性能，高温
下的H2吸附量很低。【2】
以上我简单的介绍了一下我们常见的几种储氢方法。现在我们主要研究金属氢化物储氢法。
2.储氢合金
2.1.1金属储氢原理【2】
氢可以和很多金属反应，生成金属氢化物，总反应式如下所示：
其示意图如下：
图2-1 合金储氢材料与H2反应示意图
Fig.1-1 The reaction chart of metal with H2
其中M为金属。该反应是一个可逆过程。正向反应，吸氢、放热；逆向反应，释氢、
吸热；改变温度与压力条件可使反应按正向、逆向反复进行，实现材料的吸释氢功能。
元素周期表中，除He、Ne、Ar等稀有气体外，几乎所有元素均能与氢反应生成氢化
物或含氢化合物。氢与碱金属、碱土金属反应，一般形成离子型氢化物，氢以H-离子形式
与金属结合得比较牢固。氢化物为白色晶体，生成热大，十分稳定，不适宜于氢的储存。大多数过渡金属与氢反应，则形成不同类型的金属氢化物。如TiH 2、ZrH1.9、PrH2.8等,氢表现为H-与H+之间的中间特性，氢与这些金属的结合力比较弱，加热时氢就能从金属中放出，而且这些金后氢化物的储氢最大。实验表明，单独使用一种金属形成的氢化物生成热较大，氢的离解压低，储氢不理想。而实用的储氢材料是由氢化物生成热为正的吸热性金属(如Fe、Ni、Cu、Cr、Mo等)和生成热为负的放热性金属(如Ti、Zr、Ce、Ta、V等)组成多元金属间化合物，其中有的过镀金属元素对氢化反应时氢分子分解为氢原子的过程起着重要的催化作用。【3】
2.1.2P- C- T曲线是贮氢材料的重要特征曲线。氢在金属中的吸收和释放，取决于金属和
氢的相平衡关系、影响相平衡的因素为温度、压力和组成。因此，金属氢体系的相平衡可
—
的压力组成等温线(P—C—T)表示。【2】
用图2—l—
由图中还可以看出，金属氢化物在吸氢与释氢时，虽在同一温度，但压力不同，这种现象称
为滞后。作为贮氢材料，滞后越小越好。
事实上，金属的吸氢反应并非一步完成，吸氢过程分四步进行。
第一步：形成含氢固溶体
第二步：进一步吸氢，固溶相MHx 与氢气反应，产生相变，生成金属氢化物
第三步：增加氢气压力，生成含氢更多的金属氢化物。
第四步：吸附氢的脱附。
虽然纯金属可以大量吸氢，但为了便于使用，一般要通过合金化来改善金属氢化物的吸放氢条件，即使得金属在容易达到和控制的条件下吸放氢，因此，一般的金属储氢材料为合金储氢材料。
特定合金在高温、高氢压下与氢反应，形成金属氢化物，从而吸氢；通过高温或减压，金属氢化物发生分解，从而放氢；通过冷却或加压又充氢。我们把吸氢快，可逆性优良的合金称为储氢合金。
储氢合金一般为ABx 型，A 是能与H 形成稳定氢化物的放热型金属，如
Re 、Ti 、Zr 、Ca 、Mg 、Nb 、La 、Mm 等，能大量吸氢，并大量放热，而B 为与氢亲和力小，通常不形成氢化物，但氢在其中容易移动，具有催化活性作用的金属，如
Fe 、Co 、Mn 、Cr 、Ni 、Cu 、Al 等，为吸热型金属，由前者形成的氢化物稳定，不易放氢，氢扩散困难，为强键氢化物，控制储氢量；后者控制放氢的可逆性，起调节生成热与分解压力的作用。【4】
储氢合金在一定温度和压力下 ,能可逆地吸收、 储存和释放H2。由于其储氢量大、污染少、制备工艺相对成熟，所以得到了广泛的应用。
2.2储氢合金的要求
并不是所有合金都是储氢材料，也不是所有可以和氢反应的合金都可以用来储氢的。一种合金要想成为储氢材料，并且大规模应用，需要满足一定的条要求。
储氢合金的要求和储氢金属的主要特征包括：
2.2.1储氢最大，能量密度高。不同金属或合金的储氢量差别很大，一般认为可
逆吸23
℃
氢量不少丁150m1／g为好。
2.2.2 吸氢和放氢速度快。吸氢过程中，氢分子在金属表面分解为氢原子，然后氢原
子向金属内部扩散，金属氢化物的相转变，这些步骤都直接影响吸收氢的速率和金属氢化物的稳定性。
2.2.3氢化物生成热小。储氢合金用来吸收氢时生成热要小，一般在-29—46kJ/mol
H2为宜。
2.2.4分解压适中。在室温附近，具有适当的分解压(0.1—1MPa)。若分解压过高，
则吸氢时充氢压力较高，需要使用耐高压容器。若分解压＜0.1MPa，则必须加热才能释放氢，需要消耗能源。同时，其P—C— T曲线应有较平坦和较宽的平衡压平台区，在这个区域内稍微改变压力，就能吸收或释放较多的氢气。
2.2.5容易活化。储复合金第一次与氢反应称为活化处理，活化的难易直接影响储复合
金的实用价值。它与活化处理的温度、氢气压及其纯度等因素有关。
2.2.6化学稳定性好.经反复吸、放氢，材料性能不衰减，对氢气中所含的杂质(如
O2、CO、CI2、H 2S、H2O等)敏感性小，抗中毒能力强，即使有衰减现象，经再生处理后,也能恢复到原来的水平，因而使用寿命长。
2.2.7在储存与运输中安全、无害。
2.2.8原料来源广、成本价廉。
2.2.9传热性能好，不易粉化。
2.2.10环境友好。
目前，储氢合金还不能完全满足以上要求，研究和开发高性能的储氢合金，是当今氢能研究的热点和难点。
2.3储氢合金的分类
储氢合金可以按其化学式形式分类，如AB5型、AB2型、AB3型、AB型、A2B型，也可以按照合金主要成分的不同而分类。目前，储氢合金研究比较深入的主要有以下5种。
2.3.1 镁系【5】
美国Broukhaven国家实验室最早研究了镁的吸氢。在300—400℃ 和较高的氢压下镁
与氢反应生成MgH2。
反应式为
Mg+H2=MgH2
MgH2的含氢量为7.65%△
（质量分数），H=-74.48kJ/mol H2，分解压0.10MPa室的温度为287℃，MgH2属离子型氢化物，稳定性强，分解温度过高。若在Mg中添加5—10%的Ni或Cu，可对镁氢化合物的形成起催化作用，使氢化反应速度加快。例如，镁加镍可以形成两种金属间化合物Mg2Ni和MgNi2。而MgNi2不与氢发生反应，只有Mg2Ni在300℃和2．02MPa条件下与氢反应生成Mg2NiH4：
该反应的H＝一64．48kJ/molH2。分解压为0.101MPa时的温度为253℃，释氢温度较△
系的分解压组成等温线。Mg24NiH4稳定性比Mg4H2低，但储氢量不低，图2—11为Mg2Ni—H—
足MgH2的1／2。
在Mg2Ni中，用Ca和A1取代部分Mg，形成Mg2—xMxNi合金(M=Ca、A1，x＝0.10—1．0)，其氢比物离解速度比Mg2Ni增大40％以上，容易活化处理，具有良好的储氢性能，性能稳定。利用过渡元素(M)置换部分Ni，即可形成Mg2Ni1—x M x三元合金(M＝V、Cr、Mn、Fe、Zn 等，X＝0.01一O．5),可以改善吸收／释放氢的速度，具有实用价值。表2-7列出了某些镁系金属氢化物的性质。
目前镁系储氢合金的发展方向是通过合金化，改善镁基合金氢化反应的动力学和热力学性质。船
—
认为，过渡元素Ni、Cu、Re、La等具有良好的催化镁氢反应作用，可明显降低氢化反应的活化性能，因此，对Mg—Re系、Mg—Ni—Cu系、Mg-Ni—Cu—M(M＝Mn、Ti、M1等)，以及La—M —Mg—Ni（M＝Ca、Zr等]系列多元镁基储氢合金的研制正在进行。例如，La l.8Ca0.2Mg16Ni吸氢量高达5％(质量分数),中温(150℃〕吸氢及300℃放氢动力学均优于La2Mg16Ni。
除了上述系列储氢合金材料外，锆系储氢合金ZrMna—xMx(M＝
Ti、Cr、Mo、V、Nb、Cu、Fe、Ni、La、Ge等，α＝1．6一3.0，x＝o．1—1．5)具有优良的储氢性能。例如，ZrMn1.5Cr0.5、ZrMn1.5la0.5等合金的吸氢量达200ml/g以上，特别是在100℃以上高温仍具有良好的储氢特性，适合用于热泵、温度传感器、室温调节用冷暖气设备、蓄热设备等。
近来，发现某些非晶态金属也具有较
好的储氢性能。实验表明，非晶态合金比
晶态合金能多吸收约35％的氢气，这是
由于非晶态合金内包含大量晶格缺陷所致。
主要信息可以总结为如下：
典型代表：Mg2 Ni，美Brookhaven国
家实验室首先报道
1.储氢容量高；
2.资源丰富；
3.价格低廉；
4.放氢温度高（250－300℃ ）；
5.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。
2.3.2 稀土系【3】
1969年荷兰菲利浦公司发现典型的稀土储氢合金LaNi5，从而引发了人们对稀土系储
氢材料的研究热潮。从上世纪九十年代开始在镍氢二次电池中得到大量应用。石油和煤炭是人类两大主要能源燃料，但由于它们储量有限，使用过程中产生环境污染等问题，因此解决能源短缺和环境污染成为当今研究的重点之一。氢是一种完全无污染的理想能源材料，具有单位质量热量高于汽油两倍以上的高能量密度，可从水中提取。氢能源开发应用的关键在于能否经济地生产和高密度安全制取和贮运氢。稀土储氢合金可以常温低压高密度贮存氢，是一种理想的储氢介质，在未来的氢能时代具有很大的应用潜力。
2.3.2.1稀土储氢合金在镍氢二次电池中的应用
1. Ni-MH电池的现状与发展方向
镍氢电池于1988年进入实用化阶段，1990年在日本开始规模生产，此后产量成倍增加。2000年日
本镍氢电池产量达到7亿只左右，中国的产量不足1亿只。近年由于在手机、笔记本电脑和数码相机等领域受到锂离子电池强有力的竞争和中国同行的崛起，日本镍氢电池产量下降到5亿只左右，中国企业的
产量也上升到5亿只左右，90%以上的镍氢电池产自中国和日本。镍氢电池为了应对锂离子电池的
挤压，近年来致力于体积比能量的提高，功率特性和高低温性能的改善。提高材料性能和增加电池内填充密度，镍氢电池体积能量密度从1990年的180W h/L增长到400Wh/L以上，AA电池的容量从1000mAh提升到2300mAh，三洋公司报道已开发出容量达2500mAh 的AA型镍氢电池。镍氢电池的能量比的提高使其在通讯和便携家电等领域内仍具有一定的竞争力。
表1 镍氢电池的现状与发展
2.3.2.2稀土储氢合金在氢能中的应用发展状况
氢能的开发利用包括三大环节：氢的生产、氢的储存和氢的应用。
燃料电池是氢能开发利用的最有效方式之一，它是一种全新的绿色电池，通过氢和氧起化学反应
获得电能，产物是水，具有能量转换效率高、静声和低排放等其它二次电池所无法比拟的优点。从20
世纪90年代起国内外掀起了一股研究燃料电池的热潮，特别是质子交换膜燃料电池，它将成为部分电动汽车和电动助动车的动力。
储氢合金的储氢密度要高于液态氢甚至固态氢，使用时占用空间小，作为储氢介质是非常合适的。燃料电池的氢源可以通过金属氢化物的储氢罐来提供。用金属氢化物储氢罐供氢有如下特点：氢气纯
度高，储氢密度高、安全性好和寿命长。
国外专家从20世纪50年代开始不断推出有实际利用价值的稀土储氢合金。经过半个世纪的研究，储氢合金的储氢容量不断提高，吸放氢的循环稳定性不断改进。日本、德国和美国在这方面居于领先地位。
国外从70年代开始就已经有了储氢装置的报道,经过二十多年的发展,已经应用于许多领域,如电动车、小型电动工具、各种小型家用电器、以及应用于边远地区的电力供应。另外也应用于军事方面，如
用作便携式燃料电池的氢源、航天飞机卫星等的电源供氢系统等。
日本、美国和德国等发达国家对稀土储氢合金作为燃料电池的氢源作了广泛的研究。日本的丰田汽车公司研制出应用于燃料电池汽车上的储氢合金储氢瓶，并于2001年2月底刚刚推出它的新一代的燃料电池车FCHV-3，该车可载5人，最大速度为150Km/h，一次行驶距离为300Km。美国正在
进行以储氢合金供氢的燃料电池驱动的高尔夫球车的试验。加拿大巴拉德公司研制出与笔记本电脑中燃料电池相配套的储氢合金储氢盒。德国采用储氢合金来作为AIP型潜艇用燃料电池的氢源。【3】
我国在七十年代末就开始了金属氢化物及其储氢装置的研究工作。中科院上海微系统与信息技术研
究所、北京有色金属研究总院和浙江大学等单位在这方面处于领先水平，研制出的金属氢化物及其储氢
装置已成功应用于氢的贮运、净化与压缩，放空氢的分离与回收，小型燃料电池，与太阳能光伏技术、半导体超高纯气源的有关设备相配套，但储氢量还有待进一步提高。LaNi5是稀土系储氢合金典型代表，国内外北京有色研究院、中山天骄和上海微系统与信息技术研究所对该体系的研究较为成熟。
目前小型(100~2000W)燃料电池本身的技术已接近成熟，到了如何通过产业化来降低生产成本的阶段，一旦取得突破，作为其配套的稀土储氢合金瓶将具有很大的市场前景。由于稀土储氢合金及其
稀土储氢瓶具有很好的常温吸氢和放氢性能，稀土储氢瓶配套燃料电池助动车可以完全取代上海市现有
的燃油助动车和燃气助动车，电动自行车的市场更是巨大；且进一步可以推广到电动摩托车和电动汽车。
因此上海市应该加紧开发高储放氢量、长寿命的常温用稀土储氢合金及其储氢瓶，为燃料电池电动助力车产业化在上海率先实现打好坚实的基础。
2.3.3几种稀土储氢材料的制造方法和主要的特征：【6】
典型代表：LaNi5 ,荷兰Philips实验室首先研制
特点：
1.活化容易；
2.平衡压力适中且平坦，吸放氢平衡压差小；
3.抗杂质气体中毒性能好,适合室温操作；
PCT curves of LaNi5 alloy
2.3.3 钛系
典型代表：TiFe，美Brookhaven国家实验室首先发明
2.3.3.1钛铁系：钛和铁可以形成TiFe和TiFe2两种稳定的金属间化合物。TiFe是钛铁系储氢合金的典型代表，1969年由美国Broukhaven国家实验室首先研制成功。TiFe在室温与氢反应生成TiFe2 H1.04(β相) 和TiFeH1.95(γ相)两种氢化物。前者为四方晶结构，后者为立方晶结构。TiFe2基本上不与氢反应。
TiFe具有优良的储氧特性，在300℃和0．10MPa氢气中处理，吸氢量约1．75％(质量分数)。室温下，其释氢压力约为0.1MPa，加之TiFe的价格低于其他储氢材料，因而具有很大实用价值。TiFe也有明显的不足，首先是活化困难，必须在450℃和5MPa压力条件下进行活化，其次是滞后较大；抗毒性弱(特别是O2)，反复吸释氢后性能下降。
为了改善TiFe合金的储氢特性，研究开发了以过渡元素(M)置换部分铁的TiFe1－xMx三元系合金，其中M＝Cr、Mn、Mo、Co、Ni、V、Nb、Cu等。过渡金属元素的加入，改善了钛铁系储氢合金的活化性能，氢化物的稳定性增加，但平台变得倾斜。TiFe 三元系合金中性能较优的是TiFe1－xMnx (X＝0.1—0.3)，见图2—9。其中
TiFe0.8Mn0.2可在室温和3．04MPa氢压下活化，生成TiFe0.8Mn0.2H1.95氢化物，储氢量I．9％，但是P—C—T曲线平台倾斜度大，可通过高扩散退火得以改善。为此，人们正在研制四元或五元钛铁系储氢合金。【7】
2．钛锰系：Ti- Mn系二元合金中，以TiMn1.5储氢性能最佳。该合金可在室温下活化，与氢反应生成TiMn1.5H2.47氢化物，储氢量近1．86％(质量分数)△
＝
，HΘ—28．45kJ/mol H2。研究发现，TiMn系合金中Mn/Ti原子比为1.5时，储氢量较大，如果Ti量增加，吸氢量增大，但因形成稳定的钛氢化合物，导致室温放氢量减少。
以TiMn为基础开发的多元合金系列，表2—3。其中Ti0.9Zr0.1Mn1.4 V0.2Cr0.4储氢性能最好，图2—10。室温时最大吸氢量为2.1%（质量分数），20℃时氢化物的分解压力为
，H=—29.28kJ/mol H2。
0.9MPa，平台平坦，室温下最大时放氢量为233ml/g△
特点：
1.价格低；
2.室温下可逆储放氢；
3.易被氧化；
4.活化困难；
5.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。
TiVCr合金PCT曲线氢原子在TiFe合金中的示意图
2.3.4 锆系
锆系以ZrMn2 为代表。该合金具有吸放氢量大，在碱性电解中可形成致密氧化膜，从而有效阻止电极的进一步氧化;但存在初期活化困难，放电平台不明显等缺点。目前，该系
列合金研究的重点主要也是元素合金化，如用Zr来替代Ti，用Fe、Co、Ni 等代替Mn。
2.3.5 V基固溶体储氢合金
钒与氢反应可生成VH及VH2 两种类型氢化物，VH2的理论储氢密度为3.8 %，VH 由于平衡压太低(10 - 9MPa)，室温时VH放氢不能实现，而V H2要向V H转化，因此
实际室温储氢密度只有1.9 %，但钒系固溶体的储氢密度仍高于现有稀土系和钛系储氢合金。钒系固溶体合金具有储氢密度较大、平衡压适中等优点，但其氢化物的分解压受合金化元素的影响很大，且合金熔点高、价格昂贵、制备相对比较困难、对环境不太友好，所以不适
合大规模应用。
3.储氢材料的应用
氢与金属间化合物在生成金属氢化物和的过程中，可以产生以下功能：
储氢合金主要用于Ni-H电池的负极材料。其他方面的应用主要为：【2】
3.1储氢容器。氢储于合金中，原子密度缩小1000倍，制成容器与钢瓶相比，相同储氢
量时重量比1:1.4,。无需高压及液氢储存的极低温设备和绝热措施
3.2氢能汽车。目前能用于汽车的储氢器件的重量比汽油箱大，但氢的热效率高于汽油，
约为1:3，并且燃烧后无污染。
3.3分离器收氢。利用储氢合金回收分离工业废气中的H2，如用MINi5+MI
4.5M0.5
二级分离床分离He，H2，氢回收率达99%；分离合成氨生产中的H2。
3.4制取高纯氢气。利用储氢合金对氢的选择性吸收，可制高纯氢，用于电子、光纤工业生产。
3.5氢气静压机。通过改变温度，可调控pH2分解压，实现热能、机械能的转换，用作氢化物压缩机，如LaNi5，160℃和15℃循环使用，氢压从0.4MPa增至
4.5MPa。
3.6氢化物电极。LaNi5、TiNi等有阴极储氢能力，促进氢的阴极氧化，可作为阴极电极材料。具有比能量高，无污染，耐过充，过放电，无记忆效应等优点。
4.贮氢合金的缺点及需解决的问题【8】
4.1 目前的合金吸氢量不大，需开发高贮氢量合金。
4.2 需开发初始活化条件优良的易吸氢的贮氢合金。
4.3 目前的合金吸氢作用不能在空气中进行，耐毒性差(氢以外气体使吸氢能力下降)，需开
发耐毒化合金。
4.5 反复使用时稳定性差, 不能随意改变压力-温度关系.
4.6 重视非晶贮氢合金开发.
4.7降低材料的成本，节约贵重金属资源。
参考文献:
1.尚文静镍氢电池用储氢合金的发展趋势[期刊论文]- 有色冶金设计与研究2009(4)
2.胥锴.刘徽平.吴子平贮氢合金材料的开发及应用[期刊论文]- 冶金丛刊2008(6)
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[期刊论文]-山东电力高等专科学校学报
9.百度百科储氢金属材料
10.wekepidia Hydrogen_storage
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12.李星国储氢材料研究现状和发展状态无机材料学报23卷；
储氢材料的储氢原理与研究现状 氢能，即氢气中所含有的能量。具有环境友好、资源丰富、热值高、燃烧性能好、潜在经济效益高等特点[2]。目前，能源危机和环境危机日益严重。许多国家都在加紧部署、实施氢能战略，如美国针对运输机械的“Freedom CAR”计划和针对规模制氢的“Future Gen”计划，日本的“New Sunshine”计划及“We-NET”系统，欧洲的“Framework”计划中关于氢能科技的投人也呈现指数上升趋势[3]。但是，氢能的使用至今未能商业化，主要的制约因素就是存储问题难以解决。因此，氢能的利用和研究成为是当今科学研究的热点之一。而寻找性能优越、安全性高、价格低廉、环保的储氢材料则成为氢能研究的关键。 目前，氢可以以高压气态液态、金属氢化物、有机氢化物和物理化学吸附等形式储存。高压气态液态[4]储氢发展的历史 较早，是比较传统而成熟的方法，无需任何材料做载体，只需耐压或绝热的容器就行，但是储氢效率很低，加压到15MPa时质量储氢密度不超过3 %。而且存在很大的安全隐患，成本也很高。 金属氢化物[5-7]储氢开始于1967年，Reilly等报道Mg2Cu能大量储存氢气，接着1970年菲利浦公司报道LaNi5在室温下能可逆吸储与释放氢气，到1984年Willims制出镍氢化物电池，掀起稀土基储氢材料的开发热潮[8-9]。金属氢化物储氢的原理是氢原子进入金属价键结构形成氢化物。有稀土镧镍、钛铁合金、镁系合金、钒、铌、锆等多元素系合金。具体有NaH-Al-Ti、 Li3N-LiNH2、MgB2-LiH、MgH2-Cr2O3及Ni(Cu,Rh)-Cr-FeO x等物质，
作者:陈长聘王启东(浙江大学) 【摘要】氢的贮存与输送是氢能利用中的重要环节。石油化工、合成氨、冶金、电子、电力、医药、食品、玻璃生产、火箭燃料和科学实验等以氢作为原料气、还原气、冷却气或燃料。由于氢的易燃性、易扩散性和重量轻，因此其贮存与输送中的安全、高效和无泄漏损失是人们在实际应用中优先考虑的问题。原则上，氢可以以气体、液体、固体（氢化物）或化合物（如氨、甲醇等）的形式贮存与运输。 引言 氢的贮存与输送是氢能利用中的重要环节。石油化工、合成氨、冶金、电子、电力、医药、食品、玻璃生产、火箭燃料和科学实验等以氢作为原料气、还原气、冷却气或燃料。由于氢的易燃性、易扩散性和重量轻，因此其贮存与输送中的安全、高效和无泄漏损失是人们在实际应用中优先考虑的问题。原则上，氢可以以气体、液体、固体（氢化物）或化合物（如氨、甲醇等）的形式贮存与运输。工业实际应用中大致有五·种贮氢方法，即：（1）常压贮存，如湿式气柜、地下储仓；（D高压容器，如钢制压力容器和钢瓶；（3）液氢贮存（真空绝热贮槽和液化机组）；（4）金属氢化物方式（可逆和不可逆氢化物）；（5）吸附贮存，如低温吸附和高压吸附。除管道输送外1高压容器和液氢槽车也是目前工业上常规应用的氢气输送方法。表：列出了一些氢贮存介质的贮氢能力和贮氢密度比较。显然，液氢具有较高的单位体积贮氢能力，但是装料和绝热不完善造成的蒸发损失可达容器体积的4．5％，所以比较适用于快装快用的场合。高压容器贮氢，无论单位体积贮氢能力或能量密度均为最低，当然还有安全性差的问题。金属氢化物贮存和输送氢最大优点是其特有的安全佐和高的体积贮氢密度。利用金属氢化物贮运氢气涉及到贮氢材料、氢化物工程技术以及贮氢器的结构设计等多方面问题。本文在扼要回顾有关研究与发展状况的同时，将着重介绍该领域近年来所取得的新的进展。 1金属氢化物贮氢技术原理 称得上“贮氢合金”的材料应具有像海绵吸收水那样能可逆地吸放大量氢气的特性。原则上说，这种合金大都属金属氢化合物，其特征是由一种吸氢元素或与氢有很强亲和力的元素（A）和另一种吸氢量小或根本不吸氢的元素（B）共同组成。贮氢合金与氢接触首先形成含氢固溶体（MHx)，其溶解度[H]M与固溶体平衡氢压PH2的平方根成正比，即 （1）其后，在一定的温度和压力条件下，固溶相MHx继续与氢反应生成金属氢化物，这
论文关键词：氢能制氢技术储氢技术 论文摘要：氢能是21世纪解决化石能源危机和缓解环境污染问题的绿色能源。实现氢能的利用，氢的储运是目前要解决的关键问题。文章综述了氢气制备技术和储备技术的最新研究进展，并探讨了制氢与储氢技术的关键问题。最后对进一步的研究进展进行展望，提出了可供研究的课题方向。 0 引言 资源减少、能源短缺、环境污染日益严重。为了我国经济可持续发展的战略国策，寻找洁净的新能源和可再生能源来替代化石能源已经迫在眉睫。氢能以其热值高、无污染、来源丰富等优点，越来越受到人们的重视，被称为21世纪的理想能源。是人类能够从自然界获取的、储量非常丰富而且高效的含能体能源。 作为能源，氢能具有无可比拟的潜在开发价值：氢是自然界最普遍存在的元素，它主要以化合物的形态储存于水中，而水是地球上最广泛的物质；除核燃料外，氢的发热值在所有化石燃料、化工燃料和生物燃料中最高；氢燃烧性能好，点燃快，与空气混合时有广泛的可燃围，而且燃点高，燃烧速度快；氢本身无毒，与其他燃料相比氢燃烧时最清洁。氢能利用形式多，既可以通过燃烧产生热能，在热力发动机中产生机械功，又可以作为能源材料用于燃料电池，或转换成固态氢用作结构材料。用氢代替煤和石油，不需对现有的技术装备作重大的改造，现在的燃机稍加改装即可使用。所有气体中，氢气的导热性最好，比大多数气体的导热系数高出10倍，在能源工业中氢是极好的传热载体。所以，研究利用氢能已成为国外学者研究的热点[1、2、3、4]。 1国外氢能发展状况 2003年11月19-21日在美国首都华盛顿欧米尼·西海姆大酒店举行“国际氢能经济合作伙伴组织”[The International Partnership For The Hydrogen Economy( IPHE)]成立大会，共有澳大利亚、巴西、加拿大、中国、法国、德国、冰岛、印度、意大利、日本、国、俄罗斯、英国、美国和欧盟的政府代表团及工商业界代表数百人出席会议。IPHE是一种新的氢能国际合作关系，这种合作将支持未来的氢能和电动汽车技术，建设一个安全、有效和经济的世界围的氢能生产、储存、运输、分配和使用设施的大系统。氢能作为解决当前人类所面临困境的新能源而成为各国大力研究的对象。 氢能广泛应用的关键，在于研制出成本低的制氢技术。目前，氢能利用技术开发已在世界主要发达国家和发展中国家启动，并取得不同程度的成果。美国已研制成功世界上第一辆以氢为燃料的汽车，可将60%-80%的氢能转换成动能，其能量转换率比普通燃机高一倍。1989年，美国太平洋能源公司发明了能大量生产廉价氢燃料的新技术。可用于水分解的一种化学催化剂。用这种方法分解出来的氢成本很低，因而成为世界上最便宜的燃料[1－3，6]。 欧盟(EU)也加紧对氢能的开发利用。在2002-2006年欧盟第6个框架研究计划中，对氢能和燃料电池研究的投资为2,500万-3,000万欧元，比上一个框架计划提高了1倍。北欧国家2005年成立了“北欧能源研究机构”，通过生物制氢系统分析，提高生物生产氢能力。2005年7月，德国宝马( BMW)汽车公司推出了一款新型氢燃料汽车，充分利用了氢不会造
碳质储氢材料的研究进展 摘要 碳质材料由于具备质量轻、吸氢量大等优良特性，近年来引起了学者们的广泛关注。综述了碳质储氢材料的研究进展，介绍了碳质材料的储氢机理，并就近年来研究的热点探讨了影响碳质材料储氢的各种因素。最后，对碳质储氢材料的发展前景进行了展望。 关键词：碳质材料储氢储氢材料进展 Abstract Carbonaceous materials have been arousing increased research attention recently ，due to numerousadvantages such as low density and high storage capacity ．Research advances of carbonaceous materials for hydrogenstorage are reviewed ，and hydrogen storage mechanism of carbonaceous materials is introduced ．Moreover，based onrecent research highlights ，influence factors on hydrogen storage capacity of carbonaceous materials are discusseck E ventually future development of the carbon materials for hydrogen storage is prospected Key wolds ：Carbonaceous materials ,Hydrogen Storage , Hydrogen Storage Materials , Progress 、八、， 前言 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。氢能作为一种可储可输的洁净的可再生能源，从长远上看，它的发展可能对能源结构产生重大改变。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。
促进我国储氢技术发展的必要 氢气是一种易燃、易爆、易泄漏的危险化学介质。日益加重的能源危机和环境污染问题迫切要求人们开发新能源。氢能以其燃烧产物洁净、燃烧效率高、可再生等优点被认为是新世纪的重要二次能源。随着氢燃料电池和电动汽车的迅速发展与产业化，氢源技术及氢能基础设施的研究和建设已引起发达国家的高度关注 发展氢燃料电池汽车的确需要高效储氢技术,因为这是方便使用氢能源的必须. 传统储氢方法有两种，一种方法是利用高压钢瓶（氢气瓶）来储存氢气，但钢瓶储存氢气的容积小，而且还有爆炸的危险；另一种方法是储存液态氢，但液体储存箱非常庞大，需要极好的绝热装置来隔热。近年来，一种新型简便的储氢方法应运而生，即利用储氢合金（金属氢化物）来储存氢气。 研究证明，在一定的温度和压力条件下，一些金属能够大量“吸收”氢气，反应生成金属氢化物，同时放出热量。其后，将这些金属氢化物加热，它们又会分解，将储存在其中的氢释放出来。这些会“吸收”氢气的金属，称为储氢合金。其储氢能力很强。单位体积储氢的密度，是相同温度、压力条件下气态氢的1000倍，也即相当于储存了1000个大气压的高压氢气。储氢合金都是固体，需要用氢时通过加热或减压使储存于其中的氢释放出来，因此是一种极其简便易行的理想储氢方法。目前研究发展中的储氢合金，主要有钛系储氢合金、锆系储氢合金、铁系储氢合金及稀土系储氢合金。 储氢合金还有将储氢过程中的化学能转换成机械能或热能的能量转换功能。储氢合金在吸氢时放热，在放氢时吸热，利用这种放热－吸热循环，可进行热的储存和传输，制造制冷或采暖设备。此外它还可以用于提纯和回收氢气，它可将氢气提纯到很高的纯度。例如，采用储氢合金，可以以很低的成本获得纯度高于99.9999％的超纯氢。 储氢合金的飞速发展，给氢气的利用开辟了一条广阔的道路。目前中国已研制成功了一种氢能汽车，它使用储氢材料90千克，可行驶40千米，时速超过50千米。今后，不但汽车会采用燃料电池，飞机、舰艇、宇宙飞船等运载工具也将使用燃料电池，作为其主要或辅助能源。 现在最常用的储氢手段 高压储氢是最常用和最直接的储氢方式。高压储氢可在常温下使用，通过阀门的调节就可以直接将氢气释放出来［"］，具有储氢罐结构简单、压缩氢气制备的能耗较少、充装速度快等优点，已成为现阶段氢能储运的主要方式 高压储氢缺点 高压氢气储罐不但有可能发生因强度不足（特别是高强钢脆化）引起的物理爆炸，而且有可能发生因氢气泄漏而引发的火灾、爆炸事故，且其风险程度随罐体容积增大、压力升高而加大。因此，如何降低高压储氢的风险程度，是加氢站建设十分关注的一个问题。 高压下运行的高压储氢罐，一旦发生破坏，罐内巨大的能量在瞬间释放，会产生冲击波、容器碎片猛然飞出和易燃、易爆氢气喷漏。冲击波的超压可以将建筑物破坏，也会直接危害在它所波及范围内的人身安全，冲击波后面的高速气流夹杂着碎片往往加重对人员的伤害。具
Chemical Propellants & Polymeric Materials ２０１０年第８卷第２期 · 15 · 金属储氢材料研究进展 范士锋 （海军驻西安地区军事代表局，陕西西安 ７１００６５） 摘 要：综述了金属储氢原理、目前国内外金属储氢材料的研究现状及应用研究进展，对镁系、稀土系、Ｌａｖｅｓ相系、钛系及金属配位氢化物等几个系列金属储氢材料当前的研究热点和存在问题进行了详细介绍，并对未来金属储氢材料在民品和军工方面的应用研究方向和发展趋势进行了展望。 关键词：金属储氢材料；研究进展；发展趋势 中图分类号： ＴＧ１３９．７ 文献标识码： Ａ 文章编号： １６７２－２１９１（２０１０）０２－００１５－０５ 收稿日期：２００９－０９－０９ 作者简介：范士锋（１９７８－），男，工程师，从事战略导弹总体与固体火箭发动机研究。电子信箱：ｊｉｚｈｅｎｌｉ＠１２６．ｃｏｍ 作为燃料，氢具有最高的质量热值（其热值１．２５×１０６ｋＪ／ｋｇ，为汽油的３倍、焦炭的４．５倍）， 是理想的高能清洁燃料之一［１－２］。目前，尽管高压（低于１７ＭＰａ）气态储氢、低温（低于２０Ｋ）液态储氢等技术手段使得氢在一些常规燃料和航天推进等领域得以应用，但高压气态氢体积热值小以及低温液态氢液化过程耗能高、使用条件苛刻等问题严重限制了氢作为火炸药能量供给组分的应用。利用吸氢材料与氢气反应生成固溶体和氢化物的固体储氢方式，能有效克服上述储存方式的不足，而且储氢体积密度大、安全度高、使用和运输便利。因此，今后储氢研究的重点将是新型高性能储氢材料的研发，目前研究较为广泛的主要是金属储氢材料［３］。 储氢材料按氢的结合方式可分为化学键合储氢（如储氢合金、配位氢化物、氨基化合物、有机液体碳氢化合物等）和物理吸附储氢（碳纳米管、多孔碳基材料、金属有机框架材料、纳米储氢材料、多孔聚合物等）。从上述储氢材料的性能（燃烧热、材料密度、储氢密度、反应活性）等衡量标准分析，高热值的金属储氢材料（包括金属氢化物或合金储氢材料）是火炸药燃料组分的发展重点。 文中主要针对当前金属储氢材料的研究热点和存在问题，对相关金属储氢材料的国内外研究进展进行较为详细的综述，以期为此类高性能材料在火炸药中的应用提供研究思路。 １ 金属储氢原理及储氢研究现状 传统的氢气存储方式中，气态储氢方式简单 方便，是目前储存压力低于１７ＭＰａ的常用方法，但存在着体积密度小、运输和使用过程中易燃易爆等缺点；液态储氢方法的体积密度（７０ｋｇ／ｍ３）较高，但氢气的液化需要冷却到２０Ｋ的超低温下才能实现，此过程需消耗的能量约占所储存氢能的２５％￣４５％，且液态氢使用条件苛刻，对储罐绝热性能要求高，目前只限于航天领域。金属储氢材料是目前研究较为广泛、成熟的新型高性能大规模储氢材料之一，其储氢密度高、安全性好、适于大规模氢气储运，最重要的特性是能够可逆地吸、放大量氢气。氢一旦与储氢合金接触，即在其表面分解为Ｈ原子，Ｈ原子扩散进入合金内部直至与合金发生反应而生成金属氢化物，氢即以原子态储存在金属结晶点内（四面体与八面体间隙位置）。在一定温度和氢压强条件下，上述吸、放氢反应式如下式所示： 其中，吸氢过程放热，放氢过程吸热，上述吸、放氢反应过程热力学和动力学与温度、氢压力密切相关，特别是放氢压力与反应温度呈指数变化关系［４］。 储氢材料性能的衡量标准主要用以下２个产量表示：体积储氢密度和质量储氢密度。其中，体积储氢密度为系统单位体积内储存氢气的质量（ｋｇ／ｍ３），质量储氢密度为系统储存氢气的质量与系统质量的比值（质量分数）。考虑储氢材料在火炸药中的应用，系统燃烧热（与储存介质的热值和储氢质量分数的大小密切相关）、系统密度（与储存介质的密度和结构相关）和反应活性（ 与氧化
储氢材料的发展现状、应用与制备 摘要：能源危机和开发新能源一直是人类发展进程中相互依赖和相互促进的两个重要因素。为了保护环境，开发新能源，可以利用太阳能、地热、风能及海水等。其中，氢能是人类未来的理想能源，它是一种高能量密度、清洁的能源，是最有吸引力的能源形式之一，具有热值高、资源丰富、干净、无毒、无污染等特性。而氢的贮存和运输一直是个技术难题，由于制造液氢的设备费用很高，液化时又要消耗大量的能量，氢气和空气混合还会有爆炸的危险，因此能否利用氢气作为能源的关键是能否解决氢气的贮存和运输技术。本文简要讲述了储氢材料的发展现状、主要应用与制备技术。 关键词：储氢材料、性质、应用、发展、制备 1引言 当前，人类面临着能源危机，作为主要能源的石油、煤炭和天然气由于长期的过量开采已濒临枯竭。为了开发新能源，人们利用太阳能、地热、风能及海水的温差等，试图将它们转化为二次能源。氢由于其优异的特性受到高度重视，首先氢由储量丰富的水做原料，资源不受限制；第二氢燃烧的生成物是水，环境污染极少，不破坏自然循环；第三，氢由于很高的能量密度；此外，氢可以储存、输送，用途十分广泛。本文主要简述了储氢材料的基本性质、发展现状以及制备工艺。 2储氢材料的基本性质 储氢材料是一种能在晶体的空隙中大量贮存氢原子的合金材料，具有可逆吸放氢的性质。大多数金属合金（M）在一定的温度和压力条件下，与氢生成金属 →MHx+ΔH（生成热）。 氢化物（MHx）：M+XH 2 2.1储氢材料应具备的基本条件 作为储存能量的材料，储氢材料应具备以下条件： （1）易活化，氢的吸储量大； （2）用于储氢时，氢化物的生成热小；用于蓄热时生成热要尽量大； （3）在室温附近时，氢化物的离解压为203-304kPa，具有稳定的合适的平衡分解压； （4）氢的吸储或释放速度快，氢吸收和分解过程中的平衡压（滞后）小； 、水分等的耐中毒能力强； （5）对不纯物如氧、氮、CO、CO 2 （6）当氢反复吸储和释放时，微粉化少，性能不会劣化； （7）金属氢化物的有效热导率大，储氢材料价廉； （8）吸收和释放氢的速度快，氢扩散速度大，可逆性好。 2.2影响储氢材料吸储能力的因素
863计划先进能源技术领域 2006年度专题课题申请指南 前言 “十一五”期间，863计划先进能源技术领域以《国家中长期科学和技术发展规划纲要》、《国家“十一五”科学技术发展规划》和《863计划“十一五”发展纲要》为指导，立足当前，着眼未来，大力开发节能和能源清洁高效开发、转化和利用技术，积极发展新能源技术，促进能源多元化。攻克一批能源开发、利用和节能重大关键技术与装备，形成一批新兴能源产业生长点，掌握新能源、氢能和燃料电池等战略高技术，建立起能源科技持续创新平台，为经济、社会可持续发展提供清洁高效能源技术的支撑。 按照以上总体考虑，863计划先进能源技术领域将在项目和专题两个层次进行部署，设置“氢能与燃料电池技术”、“高效节能与分布式供能技术”、“洁净煤技术”和“可再生能源技术”四个专题。氢能与燃料电池技术专题重点是研究开发制氢、储氢和输氢、氢能安全及燃料电池技术，为氢能发展奠定技术基础。高效节能与分布式供能技术专题重点是研究开发工业和建筑等主要耗能领域的节能技术；研究开发分布式供能系统技术，提高能源系统的综合利用效率。洁净煤技术专题重点是开发煤炭的燃烧、加工与转化、污染控制、发电等洁净煤技术，整体提升我国洁净煤技术水平。可再生能源技术专题重点是研究开发风能、太阳能、海洋能和地热等技术，提高可再生能源在能源结构中比重。专题将分年度公开发布专题课题申请指南。以下为本领域2006年度专题课题申请指南。 专题一、氢能与燃料电池技术专题
一、指南说明 本专题根据氢能及燃料电池技术发展趋势，结合我国氢能及燃料电池技术发展现状和已有基础，将安排探索导向类和目标导向类研究课题。本专题主要围绕氢的制备、储存、输运、应用、燃料电池关键技术安排课题，主要研究内容为：制氢技术、储氢技术、输氢技术、燃料电池技术、氢安全技术以及技术规范标准等。通过专题的实施，提高我国在氢能及燃料电池技术领域的创新能力，获取一批自主知识产权的创新性成果，为我国氢能及燃料电池的发展提供技术储备；突破一批关键技术，提高氢能及燃料电池系统的能量转换效率、降低成本，推进氢能及燃料电池技术发展，为我国能源的多元化发展做出贡献。 此次发布的是本专题2006年度课题申请指南，年度经费预算为7500万元。拟支持的课题分两类，一类是探索导向类课题，重点为制氢技术、储氢和输氢技术及燃料电池技术等，课题支持强度为100万元以下，支持年限原则上不超过3年；一类是目标导向类课题，重点为新型储氢技术、加氢站系统技术、质子交换膜燃料电池技术、固体氧化物燃料电池技术等，课题支持强度为500万元以下，支持年限原则上不超过3年。 二、指南内容 （一）探索导向类课题 1．制氢技术 主要研究内容：可再生能源制氢新技术；化石能源制氢（包括副产氢纯化利用）新技术；化学氢化物水解制氢技术；制、储氢一体化技术；其它新型制氢技术等。 本方向2006年拟安排经费1000万元。 2．储氢和输氢技术
纳米储氢材料的研究进展* 刘战伟? (桂林电子科技大学信息材料科学与工程系，广西 桂林 541004) 摘 要：储氢材料的纳米化为新型储氢材料的研究提供了新的研究方向和思路，本文详细介绍了纳米储氢材料性能提高的机理，综述了纳米碳纳米管储氢材料、镁基纳米储氢材料以及复合纳米储氢材料 的最新研究进展，并对储氢材料纳米化的广阔前景进行了展望。 关键词：纳米；储氢材料；储氢性能 中图分类号：TB383 文献标识码：A文章编号：1003-7551(2009)01-0033-04 1 引言 当今世界，随着传统能源石油、煤炭日渐枯竭，且石油、煤炭燃烧产物二氧化碳和二氧化硫又分别产生温室效应和酸雨危害，使人类面临能源、资源和环境危机的严峻挑战，寻找新的能源已成为人们的普遍共识。氢作为一种洁净能源，已受到人们的充分重视[1]。近年来，在镍氢二次燃料电池等氢能的应用方面不断取得进展。20世纪60年代末，研究者发现Mg2Ni、LaNi5、FeTi等金属间化合物具有可逆储放氢气的特性，并且储氢密度大，可与液氢和固氢效果相比拟[2,3]。此后随着对于金属氢化物作为能量储存以及能量转换材料进一步深入地研究，到目前为止，已开发的贮氢合金主要有AB、AB5、AB2、A2B和镁基五大类型[4]，储氢合金主要由可与氢形成稳定氢化物的放热型金属A(La、Ti、Zr、Mg、V等)和难与氢形成氢化物但具有氢催化活性的金属B(Ni、Fe、Co、Mn等)按一定比例组成。传统的AB、AB2和A2B型储氢合金储氢量不超过2wt%，这对储氢合金的某些应用领域(如燃料电池)是远远不够的。国际能源协会(IEA)要求储氢量至少为5wt%，并且放氢温度低于423K，循环寿命超过1000次。而传统镁基储氢量高，但有放氢温度高和吸放氢动力学慢的缺点。如何获得容量大，充放氢速度快，放氢温度低的新型储氢材料，成为储氢材料与储氢技术研究和开发中至关重要的内容和亟待解决的问题。 纳米材料是指一类粒度在1～100nm之间的超细材料，是介于单个原子、分子与宏观物体之间的原子集合体，是一种典型的介观体系。由于纳米材料的比表面能高，存在大量的表面缺陷，高度的不饱和悬键，较高的化学反应活性以及自身的小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应等，从而使其具有常规尺寸材料所不具备光学、磁、电、热等特性，成为继互联网和基因研究之后科学领域的又一研究热点，引发了世界各国科学工作者在相关理论研究及应用开发的广泛兴趣。纳米尺度的贮氢合金呈现出许多新的热力学和动力学特征，其活化性能明显提高[5,6]，具有更高的氢扩散系统[7,8]，并具有优良的吸放氢动力学性能[7,9,10]。储氢材料的纳米化为新兴的储氢材料的研究提供了新的研究方向和思路，本文详细介绍了纳米储氢材料性能提高的机理，综述了纳米碳纳米管储氢材料、镁基纳米储氢材料以及复合纳米储氢材料的最新研究进展，并对储氢材料纳米化的广阔前景进行了展望。 2 纳米储氢材料储氢性能提高机理 一般认为，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）量子尺寸效应和宏观量子隧道效应：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）纳米材料的表面效应：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）比表面积和催化特性：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 * 基金项目：广西研究生教育创新计划资助项目（2008105950805M438） ? 通讯作者：liuzhanwei@https://www.doczj.com/doc/466360748.html, 收稿日期：2009-01-13 33
氢能产业的发展关键--氢气存储技术 当前，全球正经历从化石能源向氢能等非化石能源过渡的第三次能源体系重大转换期。作为最为环保的“终极能源”，氢能将在发电、供热和交通方面逐步广泛应用，在我国终端能源体系中的占比将达到10%。氢的储存和运输是氢能产业链中的重要一环，高度依赖技术进步和基础设施建设，是产业发展的难点。未来，发展安全、高效、廉价的储运氢技术是实现氢能商业化应用的关键。 不同的储氢方式，其储氢密度差别很大。氢能的存储方式主要包括低温液态储氢、高压气态储氢、固态储氢和有机液态储氢等，不同的储氢方式具有不同的储氢密度，其中气态储氢方式的储氢密度最小，金属氢化物储氢方式的储氢密度最大，液态储氢将是未来主要的储氢方式。 高压气态储氢技术成熟，但容量偏小。高压气态储氢是目前最常用并且比较成熟的储氢方式，其储存方式是采用高压将氢气压缩到一个耐高压的容器里。目前最常用的高压气态储氢容器是钢瓶，其优点是结构简单、压缩氢气制备能耗低、充装和排放速度快；缺点是存在泄漏爆炸隐患、安全性能较差及体积比容量低。长管气瓶组及长管拖车也在中国成功制造，已经在一些制氢工厂、用氢的企业、加氢站安装并运行。目前国内已建和在建加氢站，一般都采用该储氢设备。 低温液态储氢成本高。工业氢气的规模化廉价生产和储运是实现氢能实用化利用的基础。液态氢的密度是气态氢的845倍，氢气液化的费用昂贵，耗能较高（4～10千瓦时/千克），约占液氢制取成本的1/3。此外，液态氢的储存容器需要极好的绝热装置来隔热，避免沸腾汽化。如果氢能以液态形式储运，且价格低廉，其替换传统能源将指日可待。当前，液态氢主要作为航天火箭推进器燃料，其储罐和拖车已在我国航天等领域应用。针对人类太空研究计划的需要，液态氢的储存容器趋于大型化。目前已能建造储存量超过1000立方米容积的大型液态氢绝热储槽。 固态储氢密度大，技术尚未成熟。固态储氢方式能有效克服高压气态和低温液态两种储氢方式的不足，且储氢体积密度大、操作容易、运输方便、成本低、安全等，特别适合对体积要求较严格的场合，如在燃料电池汽车上的使用，是最具发展潜力的一种储氢方式。固态储氢材料种类非常多，主要可分为物理吸附储氢和化学氢化物储氢。其中化学氢化物储氢中的金属氢化物是未来储氢技术发展方向金属氢化物储氢工艺简单，与压缩气体和低温液化形成鲜明的对比，只要选择一种适合的金属氢化物，就能使氢在室温和不太高的压力下储存于金属氢化物中。用金属氢化物储氢的突出优点在于安全，氢是处于低压下与另一种物质（储氢合金）结合成准化合物态而存在，不需要高压和低温。 金属氢化物储氢具有储氢密度高、纯度高（从氢化物中加热释放出的氢具有极高的纯度，通常可以达到99.999%以上）的特点。但目前真正将金属氢化物储氢用于大规模工业生产的少见，主要有四个方面的原因：一是储氢合金价格昂贵。二是结构复杂，由于储氢过程中有大量热量释放出来，储存器内必须增加换热设备。三是氢化物自身很不稳定，易受有害杂质组分的毒害，多次使用之后，性能明显
新型氢能材料的研究与发展状况 氢是一种危险，易燃易爆的气体，在使用中必须保证安全，因此，一种安全、高能量密度（包括体积能量密度和重量能量密度）、低成本、使用寿命长的氢储、输技术的应用需求已越来越迫切。氢能材料是伴随着氢能利用在最近三十多年才发展起来的新型功能材料。储氢合金在氢能系统中作为氢的存储与输送的载体是一种重要的候选材料。氢与储氢材料的组合,将是21世纪新能源—氢能的开发与利用的最佳搭档。本文对氢能源的储存材料，研究现状以及未来的发展进行一些研究。 关键词：氢能;储氢材料;储氢性能 随着人类社会的飞速发展和人们环保意识的日益增强，传统能源已经成为社会经济发展和人们生活水平提高的重大障碍。目前各国所采取的提高传统能源利用率、实现废物的循环利用等措施来减缓其消耗速度也仅仅是权宜之计，唯有开发出新型能源替代传统能源才能从根本上解决当前所面临的能源问题。太阳能、核能、氢能等新型能源因而成为当前研究的热点。其中，氢能由于可用作便携能源和车载能源；且与目前应用的汽油相比具有无污染、燃烧值高、自燃温度高等多重的优点，还可以利用现有的供油配套设施；因此成为目前化石燃料最具潜力的替代能源，而储氢材料
正是装载氢能的关键。 一、氢能简介 氢位于元素周期表之首，它的原子序数为1，在常温常压下为气态，在超低温高压下又可成为液态。氢能作为一种清洁的二次能源，具有很多优越性能: (1)所有元素中，氢重量最轻。在标准状态下，它的密度为0. 0899g/L;在-252.7℃时，可成为液体，若将压力增大到数百个大气压，液氢就可变为金属氢。 (2)所有气体中，氢气的导热性最好，比大多数气体的导热系数高出10倍，因此在能源工业中氢是极好的传热载体。 (3)氢是自然界存在最普遍的元素，据估计它构成了宇宙质量的75%，除空气中含有氢气外，它主要以化合物的形态贮存于水中，而水是地球上最广泛的物质。 (4)除核燃料外，氢的发热值是所有化石燃料、化工燃料和生物燃料中最高的，为142. 351kJ/kg，是汽油发热值的3倍。 (5)氢燃烧性能好，点燃快，与空气混合时有广泛的可燃范围，而且燃点高，燃烧速度快。 (6)氢本身无毒，与其它燃料相比氢燃烧时最清洁，除生成水和少量氮化氢外不会产生诸如一氧化碳、二氧化碳、碳氢化合物、铅化物和粉尘颗粒等对环境有害的污染物质，少量的氮化氢经过适当处理也不会污染环境，而且燃烧生成的水还可继续制氢，反复循环使用。 (7)氢能利用形式多，既可以通过燃烧产生热能，在热力发动机中产生机械功，又可以作为能源材料用于燃料电池、或转换成固态氢用作结构材料。 (8)氢可以以气态、液态或固态的金属氢化物出现，能适应贮运及各种应用环境的不同要求［1］。
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)
2018年第2期 作者简介：于忠华（1990-），男，辽宁大连人，主要从事对于气体的存放、监测，做系统的统计工作。 时代农机 TIMES AGRICULTURAL MACHINERY 第45卷第2期Vol.45No.2 2018年2月Feb.2018 氢气储存方法的现状及发展 于忠华1，云建2 (1.,116600; 2.(),116600) 摘要：氢能是当前一项重要新能源，如何有效存储氢是一个非常重要环节。为此文章将对几种常用的氢气储存方法及其现状进行分析，并探讨其发展趋势，以供广大同行参考与交流。 关键词：氢气；储存；方法；现状；发展 1氢气储存方法的现状 （1）压缩储氢。当前，一种较为常见的氢气储存方法就是加压压缩储氢，一般来说都是使用质量较大的钢瓶作为容器。但是因为其氢气密度较低，所以储氢效率不高，将压力增加到15MPa 时，质量储氢密度在3%以下。而对于移动用途来说，将氢气压力提高来增加其携氢量则容易致使氢脆情况出现或是氢分子在容器壁逸出。所以近几年对该种存储方法进行研究，一方面是优化容器材料，让使用的容器耐压更高，且自重更轻，并能够降低氢分子透过容器壁的几率，切实防止氢脆情况出现。当前主要使用的是外面包覆浸有树脂，锻压铝合金为内胆的碳纤维作为储氢容器。另一方面研究在于将部分吸氢物质添加至容器内，用以将储氢密度有效提升，一旦压力减小，便能够自动释放氢出来。 （2）液化储氢。在一般压力情况下，液氢熔点在-253℃，而在-253℃和正常压力情况下气态氢能够液化成液态氢，而液态氢密度是气态氢的845倍，且每kg 液氢热量是汽油的3倍，所以液态储氢非常适合用在储存空间较为有限的场所，例如汽车发动机、航天飞机用的火箭发动机等运输工具当中。但是液化储氢需要使用到超低温用的特殊容器，如若所使用的容器绝热与装料达不到相应要求则容易致使大量蒸发损失。所以当前研究重点在于研究高度绝热的储氢容器。 （3）空心玻璃微球储氢。结合实践来看，空心玻璃微球具有一个特点，即高温状态（300~400℃）呈现出多孔性而常温状态则是非渗透性。而空心玻璃微球的这个特点在当前技术水平下可以用于储存氢气。首先，空气玻璃微球放到10~200MPa 的高压状态中，然后利用设备将氢气加热到200~300℃压进玻璃微球里面，最后待压力和温度降低下来氢气扩散性便因此降低了，这样空心玻璃微球中便完成了氢气储存。通过对相关实验研究可知，空心玻璃微球在一定条件下（比如62MPa 或370℃等情况），微球之中储氢含量可达95%左右。而要想使用氢气的时候只需使用加热储器即可。相较于别的储氢方法，空心玻璃微球具有使用较低成本、稳定性强以及储氢能力高等优点，使其成为了当前氢气储存行业一个重点研究方向。 （4）金属氢化物储氢。氢几乎能够和元素周期表上的惰性气体外的其他元素发生反应生产氢化物，而部分金属间化合物、合金、过渡金属等因为其特殊的晶格结构等因素，在特定 条件下，氢原子能够进到金属晶格的四面体或八面体间隙中生成金属氢化物。在1×106Pa 压力下，金属氰化物有着储氢能力在100kg/m 3以上不过因为金属具有较大密度，从而使得氢的质量在2%~7%左右。除此之外，因为氢不可逆损伤，所以在使用金属储氢方式是常常会出现氢沉淀、高温氢腐蚀、氢化物致使的脆性、氢化物析出而导致的弹性畸变、氢致马氏相变等大大缩短了储氢金属的使用寿命。当前，该项技术正朝着研发更便宜、更轻的金属材料、缩短金属氢化物对氢的充放市场、降低因为充放氢频率过快而损害到储存系统、有效结合压缩储氢与金属氢化物以更好的提高氢气存储数量与效率等方向发展。 2氢气储存的发展探究 总得来说，作为氢能利用的一项关键技术，氢气储存的成本、效率以及含量等等都直接决定着氢能是否得到更好地利用。虽然从实际情况来看，现阶段氢气存储在技术、材料等方面距离氢能实用化还有很长的道路要走。但在科学技术不断发展进步的背景之下，氢气储存领域也取得了不小的进步。以氢气储存方式来说，在现实中氢气储存行业上有着多种方式。①压缩的方式相比于液化具有众多优点，比如效率高、成本低以及带来环境污染低等等；②液化储氢方式虽然成本相比于压缩成本要高的多，但其能量密度却很高，所以它被应用在航空以及军事领域当中；③金属氢化物方式缺点在于成本较高、质量大，但其优点则是储氢密度是当前所有方式最大的，高达100kg/m 3；④碳质吸附方式。该方式是氢气储存领域最新的技术，虽然其仍处在初期研究时期，但碳质吸附方式所具有储氢机理、条件简单以及含量高等诸多优点是使成为了氢气储存行业中的一个重点研究及发展方向。另外，氢气储存今后一个重点发展方向在于实现更高的安全性，为此当前在存储介质材料、安全标准等方面都有着很大的研究。 3结语 总而言之，在能源极为紧缺的今天，氢气作为一种来源广泛、储量丰富、具有较高能量密度的绿色能源正逐步受到社会的关注。在常温常压装填下，氢是以气态形式存在，密度是空气的1/14，所以如何有效储氢是一个关键问题。文章对当前我国氢气储存方法的现状及发展进行分析与探讨，希望能起到 抛砖引玉作用。 参考文献 ［1］张超，鲁雪生，顾安忠.天然气和氢气吸附储存吸附热研究现状［J ］. 太阳能学报，2004，25（2）：249-253. 95
储氢罐研究报告 储氢罐是一种氢气储存的容器。现有氢气的储运容器技术包括高压储氢、液氢储存、金属氢化物储氢、低温吸附储氢、纳米碳管高压吸附储氢以及液体有机氢化物储氢。各种储氢技术相应的储氢罐也有所区别。 高压气态储氢是目前较为广泛使用的一种氢气储存方式，使用传统不锈钢和铝合金等金属材料制成的压力容器作为储氢罐，其设计制造技术成熟、成本低、灌装速度快、能耗也较低，但是单位质量储氢密度较小，一般只用于大型无缝钢制储罐存储，无需任何材料做载体，只需耐压或绝热的容器就行，但是储氢效率较低。液态储氢对储氢容器的绝热要求很高，目前民用领域应用很少，多用于火箭燃料等领域。 目前，氢气已经开始应用到汽车燃料电池等领域。加氢站、移动式储氢罐等对储存容器的储氢密度提出了很高的要求，常规钢制压力容器已经不能满足技术要求。各类轻质高压储氢容器开始出现。轻质高压储氢容器技术是伴随着复合材料压力容器技术发展的新兴技术。高性能的复合材料具有高比强度、高比模量的优点，可以在保证容器承压能力的前提下，大幅度降低容器的质量圈。材质有碳纤维复合材料、轻质铝内胆纤维全缠绕等。 另外，目前大量的储氢研究是基于物理化学吸附的储氢方法。物理吸附是基于吸附剂的表面力场作用，根源于气体分子和固体表面原子电荷分布的共振波动，维系吸附的作用力是范德华力。吸附储氢的材料有碳质材料、金属有机骨架(MOFs)材料和沸石咪唑酯骨架结构(ZIFs)材料、微孔/介孔沸石分子筛等矿物储氢材料。这类基于吸附储氢模式的储氢罐由储氢材料,容器,导热机构,导气机构和阀门五部分组成。储氢罐的储氢材料经过几次活化处理后就可以用来正常地储存氢气。这种储氢罐既可以用来收集储存氢气,也可以为需要氢气的装置提供氢气。但从技术方面看，目前，各种储氢材料若兼顾安全、成本、容量考虑，还没有一种能达到国际能源协会或美国2010年的目标，尤其是在成本较高，各国普遍处于研发或小批量应用阶段。在我国，因稀土资源较为丰富，以稀土为原料制成储氢合金，用于新型的储氢罐实现固态储氢。国内已有部分公司开始生产这类新型储氢罐。 第二节影响我国储氢罐产业的宏观环境分析 一、宏观经济发展对储氢罐产业的影响 2012年，中国宏观经济保持发展，稳中求进。2012年，我国全年国内生产总值519322亿元，按可比价格计算，比2011年增长7.8%。全年居民消费价格比上年上涨2.6%，涨幅
纳米储氢技术 摘要：氢能是未来最有发展前景的绿色能源之一，致力于发展以氢作为能源载体的清洁可再生能源技术已成为全球的共识，然而氢的安全高效存储一直是制约氢利用的瓶颈。因此，探寻新型的具有高容量储氢性能和良好吸放氢动力学性能的储氢材料是目前国际上高度关注的研究课题。正在研究的储氢技术主要包括高压储氢、金属氢化物材料、配位氢化物材料、化学氢化物材料、金属有机框架材料等，但目前它们均无法完全满足储氢量高、吸放氢速度较快、吸放氢温度适中、循环性能较好、安全和价格经济等储氢材料的要求。因此，研究者的方向转向了具有多孔和高比表面积的纳米储氢材料。研究者发现，将氢原子在吸放氢的过程中所需要运动的活动范围限制到纳米级，储氢材料能够体现出良好的动力学性能。此外，理论计算结果表明，当颗粒尺寸减少到纳米级时，金属氢化物会因为表面能的急剧增加，使其热力学性能大大改善。因此，制备纳米级的储氢材料是提高材料吸放氢性能的重要途径。例如，碳基纳米结构以其具有轻质量和大比表面积的特点受到关注；使用金属原子对纳米结构的表面进行修饰，包括过渡金属元素、碱金属元素或碱土金属元素等都可以显著的提高纳米结构的化学活性，从而提高储氢量。 关键词：多孔、低维纳米材料、碳纳米管、硼纳米管、金属原子修饰
目录 纳米储氢技术 (1) 1.研究背景 (3) 1.1燃料电池汽车的发展概况 (3) 2.研究现状 (3) 2.2.1高压储氢技术 (5) 2.2.2液化储氢技术 (8) 2.2.3金属氢化物储氢技术 (8) 2.2.4有机液体储氢材料 (9) 3纳米储氢技术 (10) 3.1碳复合纳米材料 (11) 3.1.1碳纳米管或纤维 (11) 3.1.2Ti掺杂碳纳米管 (12) 3.2镁基储氢材料的纳米改性 (15) 3.2.1复合材料储氢性能及温度对储氢性能的影响 (17) 3.3硼基纳米材料储氢 (19) 3.3.1硼化锂低维结构 (19) 3.3.2硼氮纳米结构储氢 (20) 3.3.3金属硼烷结构储氢 (22) 4总结与展望 (22)