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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。
氢气储能材料的制备及其应用研究氢气一直以来都是人们梦想中的能源，因为它不仅无污染，而且储能密度极高，是各种能源中最为理想的一种。
然而，由于氢气分子比较小，在常温常压下很难储存，这就需要一种特殊的储氢材料来将氢气储存下来，并在需要时释放出来。
在这篇文章中，我将着重介绍氢气储能材料的制备及其应用研究。
一、氢气储能材料的种类氢气储存材料主要包括金属储氢材料、非金属储氢材料、化学吸附剂、非化学吸附剂等。
金属储氢材料的经典代表是钛合金、镁合金等。
这类储氢材料具有储存氢气密度大、储氢速度快等特点，但同时也存在储氢容量低、反应速率慢等问题。
非金属储氢材料的代表是碳纳米管、石墨烯等材料。
这类材料的优点是储氢容量相对较高，但由于分子较小，仍然存在储氢容量低、反应速率慢等问题。
化学吸附剂的代表是金属有机框架。
这类材料能够在相对较低的压力下储存氢气，并具有储氢容量较高的特点。
非化学吸附剂的代表是钰合金等。
这类材料具有储氢容量高、反应速率快等特点。
二、氢气储能材料的制备1.钛合金的制备钛合金是一种常见的储氢材料，其制备方法主要有物理方法、化学方法等。
物理方法包括旋转共沉淀法、高能球磨法等。
旋转共沉淀法通过控制反应条件，控制物质的结晶形态和大小，使其具有较高的储氢性能。
高能球磨法则是通过机械碾磨的方式，将粉末均匀混合、研磨，使其表面积和反应活性增加，从而提高其储氢性能。
2.金属有机框架的制备金属有机框架是一种常见的储氢材料，其制备方法主要有热化学法、水热法等。
热化学法是指将金属离子和有机配体在高温下进行反应，形成一种类似于晶体的结构。
水热法则是在高温、高压下将金属离子和有机成分在水中进行反应，从而制备出一种类似于多孔晶体的结构。
三、氢气储能材料的应用研究1.储氢材料在汽车领域的应用储氢材料在汽车领域的应用已经得到了广泛的关注和研究。
以金属储氢材料为例，其在汽车领域应用主要包括氢燃料电池汽车和氢气内燃机汽车。
氢燃料电池汽车是指将氢气通过燃料电池转化为电能，再通过电动机推动汽车运行。
储氢材料的贮氢原理及应用1. 前言随着环境保护意识的不断增强以及对可再生能源的需求日益增长，储氢技术得到了广泛关注。
储氢材料作为储氢技术领域的重要组成部分，其贮氢原理以及应用前景备受关注。
本文将介绍储氢材料的贮氢原理，并探讨其在能源存储、氢能源应用等方面的应用。
2. 储氢材料的贮氢原理储氢材料是指能够在相对较低压力下吸纳氢气并在适当条件下释放氢气的材料。
其贮氢原理主要有以下两种：2.1 吸附贮氢吸附贮氢是一种通过物理吸附的方式将氢气储存在材料中的方法。
储氢材料通过其较大的比表面积和适当的孔隙结构，使氢气分子在作用力的驱使下被吸附在其表面或孔隙中。
常见的吸附贮氢材料包括活性炭、金属有机框架材料（MOFs）等。
吸附贮氢具有储氢容量大、吸附-解吸过程迅速等优点，但同时也存在充放氢速率较慢、操作条件要求较高等问题。
2.2 吸氢合金贮氢吸氢合金贮氢是一种通过金属与氢气的化学反应实现贮氢的方法。
一些金属和合金在特定的温度和压力下能够与氢气发生吸氢反应，形成吸氢合金。
典型的吸氢合金包括钛镍合金、镁铝合金等。
吸氢合金贮氢具有充放氢速度快、充氢压力较低等优点，但同时也存在吸氢热效应大、吸氢合金稳定性差等问题。
3. 储氢材料的应用储氢材料不仅在能源存储领域具有广阔的应用前景，还在氢能源应用、氢燃料电池等方面有着重要的应用价值。
以下是储氢材料的一些主要应用：3.1 能源存储储氢材料可以作为一种高容量、高效率的能源储存手段，将可再生能源转化为氢气储存起来。
在能源需求高峰期或不稳定的能源供应情况下，释放储存在储氢材料中的氢气，为能源供应提供支持。
这种能源存储方式可以缓解能源供需矛盾，提高能源利用效率。
3.2 氢能源应用储氢材料可以提供氢气作为一种清洁能源用于各种氢能源应用。
例如，将储存在储氢材料中的氢气用于燃料电池发电，实现清洁能源的利用。
此外，氢气还可用于燃料电池汽车、氢动力机械等领域，替代传统石油能源，减少环境污染。
储氢材料综述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，全球能源供应日趋紧缺，环境污染的日益加剧，已有的能源和资源正在已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，氢作为一种储量丰富、来源广泛、能量密度高的绿色能源及能源载体，日益受到人们的关注。
2010年，美国能源部提出的实用化储氢系统的指标为：储氢质量百分数为6.5%，体积容量为62kg/m3，车用储氢系统的储氢能力大于31kg/m3，我国也高度重视储氢技术的发展，在“863”高新技术发展规划和“973”计划中，储氢材料是重点的研究项目。
氢能的利用需要解决三个问题：氢能的制取、储运和应用，而氢能的储运则是氢能利用的瓶颈。
因为正常情况下氢气以气态形式存在、密度最小、易燃、易爆、易扩散，这给储运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，因此必须解决储运和运输问题。
储氢和输氢技术要求能量密度大（包含质量储氢密度）、能耗小、安全性高。
本文综述了所采用的和正在研究的储氢材料与技术，包括金属储氢材料、金属有机框架材料、碳质材料、有机液体储氢材料、络合物及氨基和亚氨基储氢材料等储氢材料的研究现状及趋势。
（一）金属储氢材料金属合金储氢材料具有安全可靠、储氢能耗低、储存容量高、制备技术和工艺相对成熟等特点。
此外，金属储氢材料还有将氢气纯化、压缩的功能。
下图为一些金属储氢材料储氢性能的对照：稀土储氢合金中的典型代表是LaNi5。
该合金为CaCu5型六方结构，它的有点为活化容易，平台压力适中且平坦，吸/放氢平衡压差小，动力性能优良，不易中毒。
此外，该合金还具有吸/放氢纯度高的特点（99.9%以上）。
LaNi5合金的缺点为抗氧化、抗粉化性能较差，且由于含有稀土元素La，价格偏高。
Willems J J等人通过采用Mm取代部分元素La，不仅使其抗粉化、抗氧化性能得到改善，而且降低了稀土合金的成本，但同时带来了氢分解压升高的问题。
储氢材料的研究与发展前景随着全球对清洁能源需求的不断增加，储氢作为一种可再生能源的重要形式，备受关注。
储氢材料作为实现氢能储存和释放的关键技术之一，它的研究与发展前景非常广阔。
储氢材料的研究与发展可以追溯到20世纪70年代。
最早的储氢材料主要是金属氢化物和化合物，如镁、锂、钠等金属与氢气反应形成的化合物。
然而，这些材料的储氢能力有限，吸氢速率较慢，温度要求高，且容易发生氧化和腐蚀等问题，限制了其在实际应用中的推广。
近年来，储氢材料的研究重点已转向新型材料的开发。
有机材料、无机材料和复合材料等成为研究的热点。
有机材料如碳纳米管和多孔材料具有大表面积、孔隙结构可调控等优点，可用于提高储氢性能。
无机材料如氮化碳和金属有机骨架等也展示了良好的储氢性能。
此外，基于金属-有机骨架材料的调控和设计可满足各种储氢应用的需求。
复合材料则将多种材料相结合，发挥各自的优势，提高储氢性能。
例如，金属氢化物与高孔隙碳材料的复合储氢材料具有较高的储氢容量和快速的吸氢/放氢速率。
与此同时，研究人员也在探索新的储氢机制。
传统的物理吸附和化学反应储氢机制已逐渐显露出局限性，进一步研究则注重于氢原子在储氢材料内的扩散和反应机制的理解和控制。
人们也发掘了一些新的储氢机制，如分子化学吸附、热化学吸附和电化学吸附等。
在储氢材料的发展前景方面，有几个重要的方面值得关注。
首先，通过材料的优化设计和合成技术的进一步发展，储氢材料的储氢容量和吸放氢速率将得到大幅提高，实现高效、可靠的氢能储存和释放。
其次，随着可再生能源产能的扩大和电动汽车的普及，储氢材料的市场需求将快速增长，对储氢技术的研究和应用提出更高要求。
同时，储氢材料也将应用于其他领域，如电力系统和燃料电池等。
再者，随着储氢材料科学的发展，更多新型储氢材料将被发现和应用，为氢能储存和利用提供更多选择和可能。
总之，储氢材料的研究与发展前景广阔。
随着新材料的开发和储氢机制的研究深入，解决储氢材料存在的问题和局限性将有望推动储氢技术的发展和应用。
物理吸附储氢随着汽车的普及和行业的发展，储氢已经成为了一个备受瞩目的话题。
而在储氢技术中，物理吸附储氢成为了一种备受青睐的技术。
下面是物理吸附储氢的详细介绍：一、什么是物理吸附储氢？物理吸附储氢技术是一种将氢气吸附在材料表面，通过物理力来储存氢气的技术。
这种技术的储氢量和条件有一定的要求，但是这种技术相对来说比较简单，易于实现和控制。
二、物理吸附储氢的分类物理吸附储氢技术的分类可以根据其吸附材料的类型来进行。
根据不同的吸附材料的物理性质和结构，物理吸附储氢被分为以下几类：1. 碳纤维：碳纤维是一种高性能的吸附材料，可以用于储氢。
但是对于碳纤维的处理有一定的要求。
2. 金属有机框架：金属有机框架是指一种由金属离子和有机配体相互作用形成的结构。
该结构具有大孔容积和大内表面积，可以用于储氢。
3. 金属-有机骨架：与金属有机框架类似，金属-有机骨架也是由金属和有机物组成的材料。
金属-有机骨架是储氢材料中的一种新型材料，具有很好的吸附氢气能力。
三、物理吸附储氢的优点1. 物理吸附储氢具有最广泛的应用范围，可以应用于各种气体的储存。
2. 物理吸附储氢是安全的，不具有可燃性和爆炸性。
3. 相对于化学吸附储氢，物理吸附储氢具有更长的寿命和更好的重复性。
4. 物理吸附储氢比化学吸附储氢成本更低，便于成本控制。
四、物理吸附储氢的不足1. 物理吸附储氢的储氢密度相对来说较低，需要使用大量的材料才能储存大量的氢气。
2. 物理吸附材料的再生需要较高的温度和压力，比较困难。
3. 物理吸附储氢需要有一定的储氢条件，包括温度、压力和空气湿度等方面的要求，因此需要较为复杂的控制系统。
五、结语物理吸附储氢是一种非常重要的储氢技术，具有很多优点和不足。
在实际应用中，我们需要根据具体的需求和情况选择不同的储氢技术。
储氢材料的储氢原理(一)储氢材料的储氢什么是储氢材料？储氢材料是指能够吸附和储存氢气的物质。
在氢能源领域，储氢技术被广泛应用于氢能源的生产、储存和使用等方面。
因此，寻找高效、可靠的储氢材料是氢能源发展的重要课题。
储氢原理储氢材料的储氢原理主要有物理吸附和化学吸附两种方式。
1. 物理吸附物理吸附是指氢气分子通过范德华力与储氢材料表面相互作用，从而被吸附在表面上。
物理吸附的储氢过程是可逆的，氢气的吸附和释放不会引起材料结构的变化。
物理吸附储氢的储氢材料主要有活性炭、金属有机框架材料等。
这些材料具有大孔径和高比表面积，能够提供足够的吸附表面，从而实现高效的氢气吸附。
2. 化学吸附化学吸附是指氢气分子与储氢材料之间发生化学反应，形成化合物，并以化学键的形式储存氢气。
化学吸附的储氢过程是不可逆的，释放储存的氢气需要提供外部能量切断化学键。
化学吸附储氢的储氢材料主要有金属氢化物和金属-非金属复合物等。
这些材料具有较高的储氢密度，储氢能力强，但释放氢气的能量要求较高。
储氢材料的分类根据储氢材料的储氢原理和特性，可以将储氢材料分为以下几类：•物理吸附材料：包括活性炭、金属有机框架材料等。
•化学吸附材料：包括金属氢化物、金属-非金属复合物等。
•合金材料：指含有氢储存元素的金属合金，如镁合金等。
•新型材料：如碳纳米管、石墨烯等。
储氢材料的应用储氢材料广泛应用于氢能源领域的储氢系统、氢燃料电池、氢气贮存等方面。
储氢材料的选择和设计将直接影响储氢系统的效率和性能。
目前，研究人员正在寻找更高效、稳定的储氢材料，并通过改变材料结构、控制反应条件等方法来提高储氢性能。
储氢材料的研究和应用对于推动氢能源技术的发展具有重要意义。
结论储氢材料作为氢能源领域的重要组成部分，对氢能源的生产、储存和使用具有重要作用。
物理吸附和化学吸附是常见的储氢原理，不同的储氢材料具有不同的特性和应用领域。
随着科技的不断进步和研究的不断深入，储氢材料的性能将不断提高，为氢能源的发展提供更好的支持。
镁基固态储氢随着能源危机的日益严重，寻找可再生能源的替代品成为了全球各国的共同目标。
氢能作为一种绿色、清洁的能源，备受瞩目。
然而，氢气具有低密度、易燃爆等特性，储存与运输一直是氢能发展的瓶颈之一。
储氢材料的研究也成为氢能发展中的关键之一。
目前，氢气储存主要采用压缩氢气和液态氢气两种方式，但是这两种方式存在能量密度低、储存成本高、安全性差等缺点。
相比之下，固态储氢具有能量密度高、储存成本低、安全性高等优势，已经成为了氢气储存的研究热点之一。
固态储氢材料的种类繁多，如金属氢化物、碳纳米管、有机-无机杂化材料等。
而在这些材料中，镁基储氢材料因其丰富、廉价、易得、环保等优点，成为了研究的热点之一。
镁是一种轻质金属，具有良好的储氢性能。
镁的存储氢容量高达7.6wt%，且储氢过程中不产生任何有害气体，是一种非常理想的储氢材料。
但是，镁的储氢温度较高，需要高温储氢，且在常温下镁与氢气反应缓慢，难以实现实际应用。
因此，研究人员将镁与其他元素、化合物进行复合改性，以提高其储氢性能和反应动力学性能。
目前，常用的镁基储氢材料包括镁-铝、镁-钛、镁-镍、镁-锰等合金材料，以及镁与各种化合物复合改性的材料。
其中，镁-铝合金是最为常用的材料。
这种合金材料储氢容量较高，且储氢温度较低，能够在常温下实现储氢。
同时，镁-铝合金还具有良好的稳定性和循环性能，可以反复利用。
除了镁-铝合金，镁与其他元素、化合物复合改性的材料也取得了一定的进展。
例如，研究人员将镁与氧化锆、氧化铝等固体酸进行复合改性，制备出了具有较高储氢容量和良好反应动力学性能的储氢材料。
此外，研究人员还利用纳米技术制备出了镁基纳米储氢材料，具有高储氢容量和良好的动力学性能。
总的来说，镁基固态储氢材料具有储氢容量高、能量密度大、安全性好等优点，是氢气储存研究的重要方向。
未来，研究人员需要进一步探究镁基储氢材料的储氢机理，优化储氢材料的结构和性能，并实现其在实际应用中的推广和应用，为氢能发展注入新的动力。
储氢材料名词解释
嘿，朋友！咱今儿来聊聊储氢材料。
你知道吗，储氢材料就像是一
个超级大口袋，专门用来装氢气的呢！比如说，金属氢化物，这玩意
儿就像是一个神奇的小盒子，能把氢气紧紧地“抱”在怀里。
想象一下，氢气就像是一群调皮的小精灵，到处乱跑，而储氢材料呢，就是那个能把它们都收服的厉害角色。
像一些合金，它们可厉害了，能把氢气储存起来，需要的时候再放出来，这不就跟咱存钱到银行，要用的时候再取出来一样嘛！
还有那些有机储氢材料，它们就像柔软的海绵，能吸纳好多好多的
氢气呢。
你说神奇不神奇？咱生活中很多地方都需要氢气，那怎么能
没有好的储氢材料来帮忙呢。
我记得有一次，在实验室里，大家都在研究各种储氢材料。
有个小
伙伴拿着一块金属氢化物，兴奋地说：“看呀，这就是我们的秘密武器！”大家都笑了起来。
这就好比一场战斗，储氢材料就是我们手中的
利器，能帮我们解决很多问题呢。
你说要是没有储氢材料，那我们的氢能汽车怎么跑起来呀？那不是
成了没油的汽车，只能干瞪眼了嘛！储氢材料就是氢能发展的关键呀，没有它，好多美好的设想都没法实现呢。
所以呀，储氢材料真的超级
重要，我们可得好好研究它，让它发挥更大的作用！我的观点就是，
储氢材料是未来能源领域不可或缺的一部分，我们要重视它，不断探索和创新，让它为我们的生活带来更多的便利和惊喜！。
氢燃料电池原料-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述氢燃料电池是一种新型的清洁能源技术，它可以通过氢气和氧气的反应产生电能，并同时释放出水蒸气。
与传统燃烧燃料的方式相比，氢燃料电池无污染、高效能并且相对环保，被广泛认为是可持续能源的未来发展方向之一。
氢燃料电池的核心是电化学反应，即将氢气和氧气通过催化剂催化产生电子流和离子流，从而产生电能。
为了实现这一过程，氢燃料电池需要一系列特定的原料和材料。
首先，氢气作为燃料，需要储存在特殊的氢气储存装置中，常见的储氢材料有压缩氢气储罐和液态氢气储罐。
其次，氧气作为氢燃料电池的氧化剂，通常从空气中获取，需要进行净化处理以去除杂质。
此外，氢燃料电池还需要电解质膜、催化剂和双极板等关键材料，以及电堆和燃料电池系统等组成部分。
随着氢燃料电池技术的不断发展和成熟，研究人员对原料和材料的选择和改良也变得越来越重要。
为了提高氢燃料电池的效率和稳定性，减少成本和环境影响，专家们正在不断探索新的原料和材料，并进行系统的研究和优化。
本文将重点探讨氢燃料电池的原料问题，包括氢气的储存方式、氧气的净化方法，以及关键材料的选择和优化等。
通过深入研究这些问题，我们可以更好地理解氢燃料电池技术的发展趋势和挑战，并为未来的研究和应用提供参考和借鉴。
1.2文章结构文章结构部分的内容可以描述文章的整体框架和组织结构。
以下是一个示例：1.2 文章结构本文将按照以下结构来进行讨论和分析：第2节正文第2节将详细介绍氢燃料电池原料的相关内容。
其中，2.1节将重点讨论氢燃料电池原料的要点1，包括其特点、来源以及应用领域等方面的内容。
2.2节将进一步探讨氢燃料电池原料的要点2，包括其生产过程、运输方式以及成本等方面的内容。
通过对这些要点的详细研究和讨论，读者可以更好地了解氢燃料电池原料的重要性和未来发展趋势。
第3节结论第3节将对前文进行总结，并对氢燃料电池原料的发展前景进行展望。
在总结部分，将回顾讨论过的要点，并对其重要性进行强调。
储氢材料的储氢原理及应用储氢材料是指能够吸附、储存和释放氢气的材料。
储氢技术是目前广泛研究和探索的关键能源领域之一，因为氢气是一种高能量和清洁的能源来源。
以下是关于储氢材料的储氢原理及其应用的详细介绍。
一、储氢原理储氢材料的储氢原理主要包括吸附、化学反应和物理吸附等。
1. 吸附储氢吸附储氢是利用储氢材料的孔隙结构和表面积来吸附氢气分子。
常见的吸附储氢材料有活性炭、金属有机骨架材料(MOFs)和碳纳米管等。
这些材料具有高比表面积，能够吸附大量氢气分子。
在一定的压力和温度条件下，储氢材料可以吸附氢气并保持稳定，当需要释放氢气时，也可以通过调整压力和温度来释放。
2. 化学反应储氢化学反应储氢是指将氢气与储氢材料之间进行化学反应，从而形成氢化物。
在适当的条件下，氢气可以与某些金属或合金产生化学反应，形成金属氢化物。
常见的化学反应储氢材料有镁、锂等金属和它们的合金。
这些金属或合金在吸收氢气时会形成相对稳定的金属氢化物，当需要释放氢气时可通过升高温度、减小压力或添加催化剂等方式实现。
3. 物理吸附储氢物理吸附储氢是指利用储氢材料和氢气之间的范德华力来吸附氢气。
常见的物理吸附材料有多孔材料和各种纳米材料。
物理吸附储氢具有高氢负荷能力，吸附和释放速度较快，但在低温下储氢效果较差。
二、储氢材料的应用储氢材料的应用可以分为储能、氢气燃料和移动能源等方面。
1. 储能应用储能是储氢材料的主要应用之一。
通过将电能或其他能量形式转化成氢气的形式进行储存，在需要时释放氢气来产生电能，从而实现能量的存储和利用。
储氢材料在储能领域的应用可以提高能源储存效率，弥补电能储存的不足，并能够用于平稳供电和峰值需求。
2. 氢气燃料应用利用储氢材料储存的氢气作为燃料是储氢技术的另一个重要应用。
储氢材料可以储存大量的氢气，为氢燃料电池等设备提供持续稳定的氢气供应。
氢气燃料具有高燃烧效率和零排放的特点，被广泛应用于汽车、工业生产和发电等领域。
3. 移动能源应用储氢材料在移动能源领域的应用主要是为了解决电动汽车等电存储设备能量密度较低的问题。
一、前言
随着社会的发展，环境保护问题已经越来越为人们所重视。
酸雨、温室效应、城市热岛效应等等
或初露倪端，或已对人类造成巨大的危害，这些环保问题的产生在很大程度上与人类大量使用化石能
源有关。
同时，由于能源消耗量的迅猛增加，化石能源将不能满足经济高速发展的需求，需要开发新
的能源。
在我国开发清洁的新能源体系更具有重要意义。
氢可以地球上近于无限的水为原料来制备，其燃烧产物也是水，具有零污染的优点，有望在石油中国论文联盟
时代末期成为一种主要的二次能源。
氢能技术的发展，已在航天技术中得到了成功的应用。
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。
二、目前主要的储氢方式
近年来研究较多的储氢方式有：（1）金属氢化物储氢；（2）液化储氢；（3）吸附储氢；（4）压缩储氢。
2．1金属氢化物储氢
氢和氢化金属之间可以进行可逆反应，当外界有热量加给氢化物时，它就分解为氢化金属并释放
出氢气。
用来储氢的金属大多是由多种元素构成的合金，目前世界上研究成功的合金大致分为：（1）稀土镧镍，每公斤镧镍合金可储氢153L；（2）铁钛合金，储氢量大，价格低月在常温常压下释放氢；（3）镁系合金，是吸氢量最大的元素，但需要在287℃条件下才能释放氢，而且吸收氢十分缓慢；（4）钒、铌、铅等多元素系，这些金属本身是稀贵金属，因此只适用于某
些特殊场合。
与其它储氢方式相比，金属氢化物储氢具有压力平稳，充氢简单、方便、安全等优点，单位体积贮氢的密度，是相同温度、压力条件下气态氢的1000倍。
该储氢方式存在的问题为在大规模应用中如
何提高储氢材料的储氢量和降低材料成本，节约贵重金属。
国际能源机构确定的未来新型储素材料的标准为储氢量应大于5Wt％，并且能在温和条件下吸放氢。
根据这一标准，目前的储氢合金大多尚不能满足这一性能要求。
2.2液化储氢
将氢气冷却到-253℃时氢气即可液化。
液氢储存方式的质量能量密度最大，是一种轻巧紧凑的方式。
但氢气液化成本高，能量损失大（氢液化所需能量为液化氢燃烧产热额的30％），且存在蒸发损
失。
液氢贮存工艺首先用于宇航中，但需要极好的绝热装置来隔热，才能防止液态氢不会沸腾汽化，
导致液体贮存箱非常庞大。
2.3吸附储氢
C.CarPetis和W.Peschka是首先提出在低温条件下氢气能够在活性炭中吸附储存的两位学者。
他们提出可以考虑将低温吸附刘运用到大型氢气储存中，并研究得到了在温度为-195℃和-208℃，压力为0－4．15MPa时，氢在多种活性炭上的吸附等温线：压力为4．2MPa 时，氢气在活性炭上的吸附容量分别可以达到 6．8wt％和 8．2wt％在果等温膨胀到0．2MPa，则吸附容量为4．2wt％和5．2wt％。
在一个最近的研究中，Hynek在27℃和-83℃条件下测试了一系列吸附剂，如活性炭、碳黑、碳气凝胶
以及碳分子筛等。
测试结果为：在0－20MPa压力范围内，随着压力的增大，吸附剂的储氢量只有少
量的增加。
目前吸附储氢材料研究的热点是碳纳米材料。
由于碳纳米材料中独特的晶格排列结构，其储氢数量大大的高过了传统的吸附储氢材料。
碳纳米管产生一些带有斜口形状的层板，层
间距为0．337um，而分子氢气的动力学直径为0．289um，所以碳纳米管能用来吸附氢气。
另外，由于这些层板之间的氢的结合是不牢固的，压力降低时能够通过膨胀来释放氢气。
1998年，清华大学开始了储氢材料领域的研究，试验发现：在常温下，碳纳米管吸氢速度很快，可在3－4个小时内完成，放氢可以在0．5－1小时内就可完成，储氢能力达到了9．9Wt%。
但是碳纳米管用作商业储氢材料还有一段距离，批量生产碳纳米管的技术尚不成熟，且价格昂贵，还需在储氢机理、结构控制和化学改性方面做更深人的研究。
2.4压缩储氢
压缩储氢方式是将氢气以气态形式压缩储存于高压容器中，可在常温下使用。
目前压缩储氢方式所采用的压力一般不超过35MPa，但”氢动3号”氢燃料电池动力轿车上所安装的储氢罐储氢压力高达 70MPa。
三、压缩路方式的优、缺点
与金属化合物储氢、液化储氢和吸附储氢方式相比，压缩储氢是一种应用广泛、简便易行的储氢
方式，而且压缩储氢方式成本低，充放气速度快，充放气在常温下就可进行。
丰田FCHV-4型燃料电池车采用4个高压储罐，每个高压储罐的容积为34L，压力为25MPa，重量100Kg左右，与采用吸附氢气的方式相比，总重量减轻2/3，氢气燃料的充气时间只需7－8分钟。
压缩储氢方式的缺点为能量密度低，当提高容器内氢气压力时，需要消耗较多的压缩功，而且存
在氢气易泄漏和容器爆破等不安全因素。
为汽车提供动力是氢能的一个重要应用领域。
假定（1）轿车的油耗为5升/100公里，续驶里程为
400公里，则需消耗汽油15Kg；（2）质子交换膜燃料电池的氢气利用率为100％，行驶400公里需要3．54Kg氢气。
采用金属化合物储氢方式，合金的储氢能力为2Wt％；吸附储氢方式，碳纳米管的储氢能力按8Wt%，碳纳米管的填装比重为0．85；压缩储氢方式，氢气压力为30MPa。
各种储氢方式数
据对比如表1所示：
美国能源部制订的储氢材料标准是65Kg/m3（包括储氢淑）和6．5wt％，由表1数据可以看出，压缩储氢方式两项指标均未达到标准。
按国内外现有气瓶性能计算，采用北京科泰克科技有限责任公司的CFPIII404－200－20C型铝胆复合气瓶。
气瓶质量为64．5Kg，容积为200L，储气压力为20MPa，其储氢的质量能量密度为5．2wt％，体积能量密度为17．4Kg/m3。
指标也未达到要求。
四、改进型储氢容器
通过上述数据可知，虽然压缩储氢方式应用广泛，但在有限容积内储氢量小。
若要提高容器的储
氢能量密度，则需提高氢气的压力，现有容器已不能满足要求。
以表1中数据为例，如要满足美国能
源部对储氢材料体积能量密度大于65Kg/m3的要求，压缩储氢系统的体积不能大于56L，压缩氢气的体积不能大于50L，则氢气的压力高达79MPa。
因此需要开发一种新型容器来作为压缩储氢系统的储存容器。
常规的复合容器为在一个金属内胆或塑料内胆上缠绕纤维制成，内胆主要起密封作用，纤维缠绕
层承受绝大部分载荷。
因为塑料内胆存在渗漏问题，当用作氢气的储存容器时都采用金属内胆的复
合容器。
金属内胆用作储氢容器时存在以下问题：（1）内胆腐蚀和氢脆，特别是当存储的氢气含有腐蚀性介质时，问题更为突出，对氢气纯度要求高；（2）疲劳，储气系统需要重复克装氢气，对容器的疲劳寿命要求高，但金属内胆的疲劳性能不好；（3）在高压情况下，金属内胆的复合容器也存在氢气渗透问题。
将压缩储氢方式和吸附储氢方式相结合，充分利用各自的优点，制造全复合材料容器，则可较好
的解决上述问题。
夹层板具有重量轻、刚性好、强度高的优点，利用夹层板来作为复合容器的内胆，可以提高容器的强度，减少纤维缠绕量，降低系统重量，提高重量能量密度。
同时因为复合材料的高耐腐蚀能力和抗疲劳性能，利用夹层板来作为复合容器的内胆，大大提高了复合容器的使用寿命。
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碳凝胶是一种类似泡沫塑料的物质，特点是具有超细孔，大表面积，并且有一个固态的基体。
这种材料具有纳米晶体结构，试降果表明，在8．3Mpa的条件下，其储氢量可达3．7wt％。
在夹层板的芯板中充填进这种吸附材料，容器内部氢气被压缩到碳凝胶的微孔中，由气态变为固态，大幅度降低了夹层板外表板处的氢气压力。
此时在夹层板外表板处采取常规密封措施就可防止高压氢气泄漏的发生。
以夹层板为内胆的复合容器，其内胆的加工成本校金属内胆低，质量容易控制，成品率高，但咀部密封的难度较高。
经计算，对于采用夹层板为内胆的复合容器，容积为50L，工作压力为80MPa时，容器质量为50Kg。
其质量能量密度和体积能量密度分别为:6.6wt％和
65.6Kg/m3（计算未包括碳凝胶吸附氢的质量），均满足美国能源部对储氢材料的标准。
五、结论
金属化合物储氢和吸附储氢存在充放气速度慢、储氢容量小的缺点，液化储氢需要一套庞大的冷
却系统和极好的绝热材料，压缩储氢方式是目前较为可行的储氢方法。
通过改进复合容器的结构，提
高氢气的压力，就能达到：（1）防止氢气渗漏；（2）提高容器的使用寿命；（3）提高系统的储氢量，使其能够满足实际使用的要求。
