(完整版)镁系储氢合金的综述

镁基储氢合金什么是镁基储氢合金？镁基储氢合金是一种将氢气吸附在镁基合金中储存的新型材料。

镁基合金由镁和其他金属或非金属元素混合而成，能够以化学反应的形式吸附和释放氢气。

镁基储氢合金具有高储氢容量、可逆吸附和释放氢气、低成本等优点，因此被广泛研究和应用于储氢领域。

镁基储氢合金的优势1. 高储氢容量镁基储氢合金具有高储氢容量的特点，可以在较小的体积内存储大量的氢气。

这对于氢能源的应用非常有利，可以有效提高能源的储存密度，降低储氢系统的体积和重量。

2. 可逆吸附和释放氢气镁基储氢合金具有可逆吸附和释放氢气的能力。

在一定的温度和压力条件下，合金可以从气相中吸附氢气并形成化合物。

当需要释放氢气时，可以通过控制温度和压力来使合金释放氢气。

这种可逆性使得镁基储氢合金具有很高的重复使用性和可靠性。

3. 低成本相比于其他储氢材料，镁基储氢合金具有低成本的优势。

镁是地壳中丰富存在的元素，而且成本相对较低。

合金的制备过程也相对简单，可以采用常规的冶金工艺进行生产，不需要额外的昂贵设备和技术。

4. 环保可持续镁基储氢合金在储氢和释放氢气的过程中没有任何污染物的排放，属于环保可持续的能源储存方式。

与燃烧化石燃料释放大量CO2等温室气体相比，镁基储氢合金可以有效减少对环境的影响。

镁基储氢合金的应用1. 氢能源储存镁基储氢合金可以作为氢能源储存的重要材料。

通过将合金与氢气反应生成化合物的方式，可以将氢气以可逆的形式储存起来。

储氢系统可以与燃料电池等氢能源装置配合使用，提供持久的、可再生的能源供应。

2. 汽车工业镁基储氢合金可以应用于汽车工业，用于汽车的燃料储存和传递。

目前，氢燃料电池汽车已经成为一种重要的可持续交通方式。

镁基储氢合金可以作为汽车燃料储存系统的关键部件，实现氢能源的高效利用。

3. 电力领域镁基储氢合金可以用于电力领域的能源储存和调节。

通过将合金与氢气反应储存，可以在需要时释放氢气，生成电能供应给电力系统。

这种储能方式可以有效平衡电力系统的供需关系，提高电网的稳定性和可靠性。

浅析新能源汽车电池用新型镁基储氢合金的组织与性能论文新型的清洁能源备受业界关注，其中氢能是人们普遍认为极具应用前景的新型能源之一。

储氢合金是促使氢能大规模应用的有效途径。

在新能源汽车电池中，镁基储氢合金由于轻便、安全性好、储氢容量大和价格相对较低等优点被誉为新一代极具竞争力的储氢合金。

但是，现有的Mg2Ni镁基储氢合金存在电化学循环稳定性不好，限制了镁基储氢合金的商业化进程，迫切需要对现有的镁基储氢合金进行改性。

鉴于此，笔者在Mg2Ni镁基储氢合金中复合添加合金元素V和Co，采用超声振动辅助感应熔炼法制备了Mg1.8V0.2Ni0.95Co0.05新型镁基储氢合金，并进行了显微组织观察、X射线衍射分析、吸放氢性能和电化学稳定性的测试与分析。

1试验材料与方法采用工业级金属原料Mg、V、Ni和Mg-10Co、Mg-5Mn中间合金，在自制的超声振动辅助感应熔炼炉中进行Mg1.8V0.2Ni0.95Co0.05新型镁基储氢合金的制备。

熔炼温度为(705依5)℃、超声振动频率为35Hz。

制备出的合金试样，经DM2300型能量弥散X射线荧光分析仪测试的化学成分(质量分数，%)为院9.047V、49.778Ni、2.614Co、0.187Mn、0.011Fe、余量Mg。

合金中添加Mn主要起到除杂的作用。

采用PG18型金相显微镜和EVO18型扫描电镜进行显微组织观察曰采用D8ADVANCE型X射线衍射仪进行XRD分析曰采用H-Sorb2600型全自动PCT储氢材料测试仪进行吸放氢性能测试，测试温度为室温曰采用CHI660E型电化学工作站进行电化学循环稳定性测试，充电电流为120mAh/g、充电时间3h、放电电流60mAh/g、放电截止电位-0.4V。

2试验结果及讨论2.1XRD分析试验制备的Mg1.8V0.2Ni0.95Co0.05新型镁基储氢合金的XRD 图谱，可看出，该合金由Mg2Ni基体相和少量V3Ni相组成。

镁基储氢材料电化学性能简述面对近年来日益严重的能源危机，世界各国纷纷采取切实措施，保护环境，开发新能源。

氢能这一新能源体系就是在这样的背景下应运而生的。

一、镁基合金的性能镁基储氢合金作为理想的固态储氢材料，具有储存量大（Mg2NiH4的储氢量为3.6wt%，理论电化学容量为999mAh/g）、资源丰富、价格低廉，比重小，对环境友好等优点，被认为是极具潜力的车载储氢材料。

镁基储氢合金形成的氢化物在室温下稳定不易脱氢，有高的放氢过电位和低的放氢量，很难室温条件下的实际应用。

二、改善镁基储氢合金性能的主要方法实现镁基储氢材料实际应用的关键就是提高抗腐蚀能力。

1.改善镁基储氢合金性能的主要方法有：1.1采用机械球磨或合金化制备纳米晶或是非晶的储氢材料。

机械合金化（MA）是用具有很大动能的磨球，将不同粉末重复地挤压变形，经断裂、焊合，再挤压变形成中间复合体。

这种复合体在机械力的不断作用下，不断地产生新生原子面，并使形成的层状结构不断细化，从而缩短了固态粒子间的相互扩散距离，加速合金化过程。

由于原子间相互扩散，原始颗粒的特性逐渐消失，直到最后形成均匀的亚稳结构。

1.2元素取代。

镁基合金电化学主要缺点是在碱液中易被氧化成Mg（OH）2，因此抗腐蚀性差，采用组元替代和比例调整主要是提高合金电极的循环寿命和放电容量。

在Mg50Ni50或Mg2Ni合金的基础上，通过添加第三、第四或更多组元，对Mg侧或Ni侧单独或者同时部分替代，以提高Mg系合金循环稳定性的一种方法1.3表面处理。

镁系储氢合金的循环稳定性差，主要是因为循环过程中，合金表面被氧化成Mg（OH）2所致。

表面处理的目的是在基本不改变镁合金的整体性质的条件下，改变合金的表面状态，延缓Mg（OH）2层的形成，并在表面保持较多的活化点，以利用表面电荷交换和氢离子的活化电离与扩散。

2.目前研究的合金表面处理方法主要有：2.1表面化学镀；2.2球磨包覆；2.3氟化处理；2.4无机酸处理等。

镁铜合金储氢材料镁铜合金储氢材料：未来新能源领域的重要材料一、镁铜合金储氢材料的概述镁铜合金储氢材料是一种新兴的氢气存储材料，它采用镁与铜的合金作为载体，在高温高压的环境下可将氢分子固定存储，随时释放出来。

这种储氢材料具有储氢容量大、放氢速率快、再生性能好、使用寿命长等优点，未来将在新能源领域得到广泛应用。

二、镁铜合金储氢材料的研究进展1. 合金配方的优化镁铜合金作为储氢材料的载体，其配方的优化是关键。

研究人员通过调整镁、铜的比例，参杂其他金属元素，制备出了一系列不同性能的镁铜合金。

此外，对合金制备工艺的优化也有助于提高储氢材料的性能。

2. 储放氢机理的探究镁铜合金储氢的机理是通过氢气与合金中的金属原子结合形成氢化物，来实现氢气的储存。

研究人员利用先进的表征手段，深入探究储氢材料中的微观结构，并分析储氢过程中的物理化学变化，以揭示其储放氢机理。

3. 实际应用的进展目前，镁铜合金储氢材料已在氢气发动机、燃料电池等领域得到了广泛应用。

其中，燃料电池车辆是镁铜合金储氢材料应用最为前景的领域之一，它能够为车辆提供高能量密度、长续航里程、零排放等优势，未来将成为汽车产业转型的重要切入点。

三、未来发展趋势1. 继续优化合金配方，提高储氢材料的储氢容量和放氢速率。

2. 加强储放氢机理的研究，深化对储氢材料的认识。

3. 推动实际应用，加速镁铜合金储氢材料在氢气发动机、燃料电池等领域的推广和应用。

同时，提升材料生产技术的水平，促进储氢材料的产业化进程。

总之，随着新能源技术的不断发展，镁铜合金储氢材料将成为新能源领域一个非常重要的材料，它的研究与应用将会为推动全球新能源的普及和发展做出重要贡献。

镁-镍储氢合金材料的研究前言：Mg-Ni合金是最重要的镁系储氢合金之一，对镁镍合金的研究很能代表镁基合金的开展。

其中镁是吸氢相，镍是吸氢过程中的催化相，Ni的参加不仅大大地改善了纯Mg 的吸放氢热力学和动力学性能，同时还保持了其吸放氢容量大的优点。

它这种优越性已经引起世界各国的广泛研究，并取得一定成果。

一、镁基储氢合金储氢的根本原理镁系储氢合金具有储氢量高，低本钱，轻质化等优点。

在300～400。

C和较高的氢压下，镁可与氢气直接反响，反响生成MgH2 。

MgH2在287。

C时的分解压为101.3kPa，其理论含氢量〔质量分数〕可达7.65% ，具有金红石构造，性能比拟稳定。

由于纯镁吸氢和放氢速率都很慢，而且放氢温度高，因此人们很少用纯镁来存储氢气，而是通过合金化或制成复合材料的方法来改善镁的充放氢性能。

二、镁镍储氢合金〔Mg2Ni〕介绍及性能特点镁基储氢合金是最有潜力的金属氢化物储氢材料之一, 近年来已引起世界各国的广泛关注。

过渡金属、稀土金属和碱土金属是3类主要考虑的合金化元素。

过渡金属中，Ni被认为是最好的合金化元素。

因为根据Miedema规那么，储氢合金最好由一个强氢化物形成元素和一个弱氢化物形成元素组成。

Ni与氢的结合力较弱，氢化物形成焓低，Mg2Ni 吸氢后形成Mg2NiH4，形成焓为-64．5kJ／mol·H2，较MgH2低。

Ni对氢分子具有催化活性，在电化学储氢中，过多的Ni还具有抗阳极氧化的能力。

Mg2Ni氢化后构造发生较大变化，由六方晶胞膨胀并重组为萤石构造的高温相(>250℃)，而低温相由高温相发生轻微的扭曲形成。

一般认为Mg2NiH4是一种配位氢化物，H与低化合价过渡金属Ni组成[NiH4]4-配位体，而电负性较低的Mg原子奉献两个电子以稳定配位体构造。

因此H并不是存在于Mg2NiH4晶格的间隙。

镁镍基储氢材料具有以下几个特点: (1)储氢容量很高, Mg2NiH4的含氢质量分数w到达3.6%;(2)镁是地壳中含量为第六位的金属元素, 价格低廉, 资源丰富; (3)吸放氢平台好; (4)无污染.近年来，对Mg2Ni型合金的性能研究说明，它的理论放电容量接近1000mAh/g，远高于当前主要商用LaNi5型合金(放电容量仅为370mAh/g)。

化工进展Chemical Industry and Engineering Progress2023 年第 42 卷第 9 期镁基储氢材料的性能及研究进展史柯柯，刘木子，赵强，李晋平，刘光（太原理工大学化学工程与技术学院，气体能源高效清洁利用山西省重点实验室，山西 太原 030024）摘要：镁基储氢材料具有储氢容量高、价格低廉、在自然界中镁资源丰富等优点，被认为是最具有发展前景的一类固态储氢材料。

由于MgH 2稳定性好且放氢焓值高（75kJ/mol H 2），氢分子在Mg 表面解离能高及氢原子在镁晶格中扩散速率慢，导致吸放氢热力学稳定、动力学缓慢，从而限制了其在储氢方面的应用。

对于镁基储氢材料性能的改善，目前已经取得了许多研究成果。

本文综述了国内外镁基储氢材料的研究报道，归纳了镁基储氢材料的改性方法，重点阐述了合金化、纳米化和添加催化剂对于优化和改善热力学和动力学性能以及吸放氢机理的影响。

最后对该领域的研究成果和发展前景进行了总结和展望，基于现有分析认为，在未来的研究中可以综合运用添加催化剂和纳米化改性双重机制对MgH 2体系热力学性能进行调控，以获得具有高容量、高性能的Mg/MgH 2储氢体系，满足商业化应用的要求。

关键词：储氢；镁基储氢材料；纳米化；吸放氢性能中图分类号：TG139+.7 文献标志码：A 文章编号：1000-6613（2023）09-4731-15Properties and research progress of magnesium based hydrogen storagematerialsSHI Keke ，LIU Muzi ，ZHAO Qiang ，LI Jinping ，LIU Guang(Shanxi Key Laboratory of Gas Energy Efficient and Clean Utilization, College of Chemical Engineering and Technology,Taiyuan University of Technology, Taiyuan 030024, Shanxi, China)Abstract: Magnesium based hydrogen storage materials have the advantages of high hydrogen storage capacity, low price, and abundant magnesium resources in nature, and thus are considered as the most promising solid hydrogen storage materials. Due to the good stability of MgH 2, the high enthalpy of hydrogen desorption (75kJ/mol H 2), the high dissociation energy of hydrogen molecules on the surface of Mg and the slow diffusion rate of hydrogen atoms in the magnesium lattice, the absorption and desorption of hydrogen are stable in thermodynamics but the kinetics is slow, which limits its application in hydrogen storage. Many research achievements have been made to improve the properties of magnesium based hydrogen storage materials and this paper reviews these research reports, and summarizes the modification methods with the focuses on the effects of alloying, nanocrystallization and catalyst addition on the optimization and improvement of the thermodynamic and kinetic properties, and the mechanism of hydrogen absorption and desorption. Finally, the development prospects in this field are prospected. Based on the existing analysis, it is concluded that catalyst addition and nano modification should be综述与专论DOI ：10.16085/j.issn.1000-6613.2022-1905收稿日期：2022-10-13；修改稿日期：2023-01-01。

镁基储氢材料的性能及其在氢能源中的应用随着清洁能源和可再生能源的兴起，氢能源作为一种充满潜力的能源逐渐被人们所重视。

而氢能源的储存技术是实现氢能源产业化的关键。

当前，氢气储存技术主要有压缩储氢、液氢储存和固态储氢三种方式。

相比之下，固态储氢由于其储氢容量高、储氢安全性好等特点，成为当前研究的热点。

而镁基储氢材料因其良好的储氢性能而备受瞩目。

一、镁基储氢材料的性能镁是一种轻质金属，其储氢能力非常优秀。

当镁与氢接触时，可以形成MgH2，其储氢质量分数可达到7.6 wt.%。

这一储氢质量分数虽然比较高，但镁本身储氢能力不能满足氢能源应用所需的高储氢密度。

因此，需要通过掺杂或纳米化等方法来提高镁的储氢性能。

目前，镁基储氢材料的研究主要集中在以下几个方面：1.掺杂改性：加入掺杂元素能够改变镁原子的空位结构及电子组态，改善镁的储氢性能。

常用的掺杂元素有过渡金属元素（如钴、铁、镍等）、贵金属元素（如铂、钯等）和碳等。

2.纳米化改性：通过纳米化技术可以大幅提高镁作为储氢材料的活性表面积，进而提高储氢性能。

此外，将镁与其他材料制成复合材料，也可以提高其储氢能力。

二、镁基储氢材料在氢能源中的应用由于氢能源以及镁基储氢材料的储氢性能获得了大幅度的提升，氢能源作为清洁无污染的能源来源有着巨大的发展与应用前景。

而镁基储氢材料在氢能源中的应用主要体现在以下几个方面：1.航空航天：随着航空航天技术的进步，无人飞行器逐渐在各个领域得到应用。

而镁基储氢材料可以作为无人飞行器和卫星的动力源，具有重要的应用价值。

2.交通运输：氢能源驱动的汽车、轮船等交通工具相比传统燃油车辆，有着更高的性能和更好的环保特点。

镁基储氢材料作为氢气的存储材料，可以大幅提高氢能源的储存密度，从而进一步推动氢能源在交通运输领域的应用。

3.储能系统：氢气还可以作为储能系统的储存介质。

镁基储氢材料的应用可以大幅降低氢气的储存成本，从而推动氢能源在能源储存领域的应用。

第16卷　第5期2009年10月 金属功能材料Metallic Functional Materials Vol 116,　No 15October ,　2009镁基储氢合金的最新研究进展童燕青,欧阳柳章(华南理工大学材料科学与工程学院,广州　510640)摘　要:镁基合金是一类重要的储氢材料。

本文综述了Mg 2Ni 系合金、稀土2镁2镍、镁2稀土等3类含镁储氢合金的最新研究进展,探讨了合金化机理,即合金化元素、原子半径、相结构对含镁基储氢合金性能的影响规律。

关键词:储氢合金;镁基合金;合金化中图分类号:T G 13917 文献标识码:A 文章编号:1005-8192(2009)05-0038-04Latest Progress on H ydrogen Storage AlloysContaining MagnesiumTON G Yan 2qing ,OU YAN G Liu 2zhang(College of Materials Science and Engineering ,South China University of Technology ,Guangzhou 510640,Guangdong ,China )Abstract :Magnesium based alloy is an important type of hydrogen storage materials.This paper reviews the latest progress of the alloys containing magnesium ,such as Mg 2Ni based alloys ,earth 2magnesium 2nickel alloys and mag 2nesium 2rare earth alloys.The alloying mechanism is discussed ,namely the effect of the alloying elements ,the atom 2ic radius and phase structure on the hydrogen storage properties of magnesium based alloys is reviewed.K ey w ords :hydrogen storage alloys ;magnesium 2based alloy ;alloying基金项目:863资助项目(2006AA05Z133)作者简介:童燕青,男,博士研究生。

镁系储氢合金的综述摘要：镁是地壳中含量丰富的元素之一，居第8位，约占地壳质量的2．35 。

镁的储氢量大，其理论储氢容量可以达到7．6 ，被认为是最有前景的储氢合金。

本文就镁系储氢合金的工艺，性能，应用，发展趋势等做简单的介绍。

关键字：镁系储氢合金工艺性能应用发展趋势前言：人类历史的发展伴随着能源的不断发展．人类社会经历了薪柴、煤炭和石油3个能源阶段后，面临着一个严峻的挑战．一方面煤炭、石油等化石燃料的长期大量消耗，其资源逐渐枯竭；另一方面化石燃料的大量使用造成了全球环境的严重污染．氢能正是基于能源持续发展和环境保护的要求而发展起来的理想清洁能源．氢来源丰富广泛，且燃烧能量密度值高，燃烧后生成水，具有零污染的特点，因此对氢能源的开发利用已成为世界性的重要课题．氢能体系的主要技术环节包括氢的生产、储存、输送和使用等，其中氢气的储存是最关键的环节之一．传统的液化储氢、高压储氢方法效率低，对储存容器条件要求比较苛刻．因此人们开发了金属、非金属以及有机液体等储氢材料．现阶段研究、开发得最多的是金属氢化物．目前所开发和研究的金属储氢材料可大致分为稀土系(LaNi )、钛系(FeTi)、锆系(ZrMn)和镁系(Mg Ni)等，其中，镁基储氢合金受到了世界各国的广泛重视，这是因为金属镁作为一种储氢材料具有一系列优点：1)资源丰富，价格低廉．镁是地壳中含量最丰富的元素之一，居第8位，约占地壳的2．35％；2)密度小，仅为1．74 g·cm～；3)储氢量高，镁的理论储氢量7．6％(质量百分数，下同)，Mg Ni的储氢量为3．6％．但是镁基储氢材料也存在一些缺点，主要表现为吸放氢速度慢，反应动力学性能差，放氢温度较高，以及循环寿命差等。

1. 镁基储氢材料体系最早开始研究镁基储氢材料的是美国布鲁克一海文国家实验室，Reilly和Wiswall⋯在1968年首先以镁和镍混合熔炼而成Mg Ni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．1．1 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MgH ：Mg+H2= MgH2，△H =一74．6 kJ／mo1．MgH 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。