镁基固态储氢

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镁基稀土储氢材料随着全球环保意识的不断提高，新能源的发展成为了全球能源发展的热点方向。

储氢材料作为新能源储存的关键技术之一，在全球范围内得到了广泛的关注。

而稀土是储氢材料的重要组成部分，尤其是镁基稀土储氢材料，具有独特的储氢性能，成为各国研究的热点之一。

镁基稀土储氢材料是一种将稀土元素与镁合金相结合的新型材料，其储氢性能优越，可以作为新能源小型储氢装置的理想选择。

首先，镁基稀土储氢材料具有较高的储氢密度。

这是因为稀土元素具有较高的储氢能力，而镁具有较高的原子活动度和丰富的氢化物相，能够形成一种稳定的储氢化合物，从而实现高密度的储氢。

其次，镁基稀土储氢材料具有较好的储氢反应速率和反应动力学性能。

这是因为稀土元素能够改善镁的储氢反应速率和反应动力学性能，从而提高储氢速率和反应动力学性能，使储氢反应更加稳定和快速。

此外，镁基稀土储氢材料还具有较好的储氢循环稳定性和循环寿命，可以通过调控合金组成和微观结构来优化其循环稳定性和循环寿命，从而实现长期的可靠储氢。

镁基稀土储氢材料的制备方法有多种，其中比较常用的是机械球磨法和热力学合成法。

机械球磨法是一种低温合成方法，能够实现粉末材料的快速合成和充分混合，从而提高储氢性能。

而热力学合成法则是一种高温合成方法，通过高温热处理能够实现材料的快速合成和结晶化，从而提高储氢性能。

此外，还有气相沉积法、溶胶-凝胶法、快速凝固法等多种制备方法。

近年来，各国针对镁基稀土储氢材料的研究取得了许多重要进展。

例如，日本研究团队在镁基稀土储氢材料的制备和储氢性能优化方面取得了一系列创新性进展；美国研究人员则通过调控镁基稀土储氢材料的微观结构和物理性质，实现了其储氢性能和循环寿命的明显提升；中国研究人员也通过优化合金相组成和微观结构等方面来改善该材料的储氢性能，取得了许多具有实际应用价值的成果，如镁合金稀土添加体系制备高容量、高效率的镁储氢合金等。

镁基固态储氢技术
镁基固态储氢技术是一种利用镁合金材料固定氢气的储氢技术。

下面是镁基固态储氢技术的基本原理和特点：
基本原理：镁在一定条件下可以与氢发生反应形成镁合金。

在镁基固态储氢技术中，镁合金作为储氢材料，通过吸收和释放氢气来实现氢气的储存和释放。

当镁合金与氢气接触时，镁会吸收氢气形成氢化镁化合物（MgH2）。

当需要释放储存的氢气时，可以通过加热或加压等方式将氢化镁分解为镁和氢气。

特点：
1.高储氢密度：镁基固态储氢技术具有较高的储氢密度，镁合金可以吸收和释放大量的氢气，从而实现高容量的氢气储存。

2.相对安全：相比液态储氢技术，镁基固态储氢技术相对安全。

氢化镁化合物的热稳定性较高，需要较高温度才能分解，降低了氢气泄漏和爆炸的风险。

3.镁资源丰富：镁是地壳中丰富的元素之一，资源相对充足，使用镁作为储氢材料具有可持续性和经济性的优势。

4.周转性能较强：镁合金具有较好的反复储氢和释放氢的性能，具备良好的循环稳定性和反应动力学特性。

然而，镁基固态储氢技术也面临一些挑战，例如镁与氢气的反应速率较慢，需要提高反应速率以提高储氢和释放氢的效率；氢化镁化合物的热解温度较高，需要较高温度才能实现氢气的快速释放等。

因此，目前仍需要进一步的研究和发展，以提高镁基固态储氢技术的实用性和经济性。

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镁基固态储氢
镁基固态储氢指的是将氢气通过物理或化学方式存储到镁材料中，以实现氢气的长期稳定储存和释放。

相较于气态储氢和液态储氢，镁基固态储氢具有密度高、安全性高、储存成本低、环境友好等优点，因此被认为是一种有潜力的储氢方法。

目前，镁基固态储氢研究的重点是如何降低吸放氢反应的温度和增加反应速率。

研究人员通过改变镁材料的结构、表面性质和添加催化剂等方法，不断提高镁吸氢和放氢的性能。

此外，一些新型的功能化材料如金属有机骨架材料、脱水纳米硅等也被用于提高氢气的吸收和释放效率。

镁基固态储氢技术的实际应用尚存在一些挑战，如储氢量小、吸放氢反应速率慢等，但是随着技术的不断推进以及对可持续发展的需求不断提高，镁基固态储氢将有望成为未来氢能储存和利用的重要技术之一。

氢能储存技术及其应用前景摘要：本论文针对氢能储存技术及其应用前景进行深入研究。

首先介绍了氢能储存技术在能源转型和可持续发展中的重要性，并探讨了当前能源挑战所带来的需求。

随后，论文对不同的氢能储存方法进行了综述，包括物理储存方法、化学储存方法和热力学储存方法。

进一步分析了氢能储存技术在能源领域的应用前景，重点关注了能源储备和平衡、可再生能源整合、智能电网和电力系统以及交通和运输领域的潜在应用。

最后，总结了本论文的主要研究内容和结论，并强调了氢能储存技术在能源领域的重要作用和未来发展的前景。

关键词：氢能储存技术；储存方法；应用前景；能源转型；可持续发展引言随着全球对清洁能源和可持续发展的需求不断增加，氢能作为一种高效的能源媒介引起了广泛关注。

然而，氢气具有低密度和高爆炸性等特性，储存成为了广泛关注的难题。

因此，研究和发展可靠、高效的氢能储存技术对于实现氢能的大规模应用具有重要意义。

本论文将深入探讨氢能储存技术的不同方法，评估其优势和局限性，并探讨氢能储存技术在能源领域的应用前景。

一、氢能储存技术概述氢能储存技术在能源转型和可持续发展中起着重要的作用。

氢气是一种具有高能密度、可再生性和零排放特性的轻质元素，是一种理想的能源媒介。

氢能储存技术能够提供能源储备和平衡的解决方案，平衡可再生能源的波动性和间歇性，提高能源系统的稳定性和可持续性[1]。

然而，该技术也面临储存成本、能量损失和安全性等挑战。

为克服这些挑战，科学家和工程师们正在研究和开发包括压缩氢气储存、液态氢气储存、吸附氢气储存、氢化物储存、化学吸附储存、甲烷重整和高温水蒸气电解等在内的各种氢能储存技术。

二、氢能储存方法氢能储存技术在可再生能源领域中具有广泛的应用前景，主要的储氢方式包括高压气态储氢、低温液态储氢、有机液态储氢和固态材料储氢。

下面将分别从这四个方面进行详细的阐述。

高压气态储氢是一种常见的储氢方式，其基本原理是通过高压将氢气压缩存储在特定的储氢设备中。

镁基储氢合金材料的性能及研究进展吴睿;陈用娇;周礼玮;韦小凤【摘要】由于资源丰富，储氢容量较高，价格低廉，应用前景广阔等特点，镁基储氢合金材料成为近年来研究的热点，然而其稳定的热力学性和缓慢的动力学性限制了它的应用，因而对镁基储氢合金材料的改性日益成为了镁基储氢合金发展的重要方向，文章对镁基储氢合金材料的性能及改性方法进行了综述，并对其发展趋势进行了展望。

%With high hydrogen storage capacity, rich in resources, low price and broad prospect of application, the Mg-based Hydrogen Storage alloy materials are becoming focus of study. However, the stable thermo-dynamics and the slow dynamics limited its application. And thus, the Modification of Mg-based hydrogen storage alloys became an important development direction. The properties and research progress of Mg-based hydrogen storage alloys were summarized in this paper, and modification methods were summarized. And its development trend was also prospected.【期刊名称】《大众科技》【年(卷),期】2016(018)007【总页数】4页(P49-52)【关键词】储氢合金;镁基储氢合金;改性;氢能;研究进展【作者】吴睿;陈用娇;周礼玮;韦小凤【作者单位】广西科技经济开发中心，广西南宁 530022;广西丽图科技有限责任公司，广西南宁 530022;广西科技经济开发中心，广西南宁 530022;广西科技经济开发中心，广西南宁 530022【正文语种】中文【中图分类】TG14随着世界人口的急速增长以及经济全球化的发展，能源危机和环境污染问题的日益严峻，发展清洁的可再生能源成为了各国研究者研究的焦点。

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。

*教育部博士点基金(20020530012)项目;教育部科技重点(104139)资助项目张健:男,1980年生,博士生,主要研究方向:镁基储氢材料的设计与计算 周惦武:通讯联系人 E mail:ZDW e_mail@镁基储氢材料的研究进展与发展趋势*张 健1,2,周惦武1,3,刘金水2,张楚慧1(1 湖南大学汽车车身先进设计与制造国家重点实验室,长沙410082;2 湖南大学材料科学与工程学院,长沙410082;3 湖南大学机械与汽车工程学院,长沙410082)摘要 对近年来镁基储氢材料的研究开发概况、制备技术以及应用研究等方面进行了系统阐述,分析了影响镁基储氢材料储氢性能的主要因素,总结了采用机械合金化法、储氢合金组元部分替代、添加催化剂制成复合材料及表面改性等方法可以有效改善储氢性能,并对镁基储氢材料研究中存在的问题以及今后的发展方向进行了探讨与展望。

关键词 镁基储氢材料 储氢性能 机械合金化 复合材料 催化剂中图分类号:T G139.7 文献标识码:AResearch Advancement and Development Trend of Mg basedHydogen Storage MaterialZH ANG Jian 1,2,ZH OU Dianw u 1,3,LIU Jinshui 2,ZHANG Chuhui 1(1 State K ey L abo rato ry of A dv anced Design and M anufact ur ing fo r V ehicle Body,H unan U niver sity ,Chang sha 410082;2 Schoo l of M ateria ls Science and Engineer ing ,H unan U niver sity ,Chang sha 410082;3 Scho ol of M achine and A uto mobile Eng ineer ing,Hunan U niversit y,Changsha 410082)Abstract T he r esea rch histo ry ,preparat ion technolog ies and applications of M g based hy dr og en sto rag e mater ials in t he r ecent years are ex patiated systematically ,and the factor s affecting hydro gen sto rage pro per ties o f M g based hy dr og en sto rag e materials are analyzed.I t is summarized that ado pting mechanical alloy ing method,pa rtially substituting co nstit uents of hy dr og en storag e a lloys,adding catalysts and surface modification ar e mo re effective ap pr oaches to improv ing hydrog enation pr operties.In addition,the pivo tal pro blems in these researches are discussed and the development tr end in the fut ur e is pr oposed.Key words M g based hy dr og en stor age material,hydro gen st orag e pr operties,mechanical alloy ing,com po site materia ls,catalysts镁基储氢材料由于具有储氢量大、原料丰富、价格低廉及重量轻等优点,有着非常广阔的应用前景,尤其作为M H N i 电池的负极候选材料,可用于生产高容量的电池,极有可能成为商业化L aNi 5的取代者,是一种最具发展前途的储氢材料。

储氢材料研究现状与发展趋势xxx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,如金属储氢(镁基储氢、Fe-Ti基储氢、金属配位氢化物、钒基固溶体型储氢)、碳基储氢、有机液体储氢等材料,比较了各种储氢材料的优缺点,并指出其发展趋势。

关键字：储氢材料，储氢性能，金属储氢，碳基储氢，有机液体储氢。

1.引言氢原料来源广泛、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)提出的目标是质量储氢密度大于5wt%,体积储氢密度大于50kgH2/m3,并且放氢温度低于423K,循环寿命超过1000次;而美国能源部(DOE)提出的目标是到2010年质量储氢密度不低于6wt%,体积储氢密度大于45kgH2/m3;到2015年上述指标分别达9wt%和81kgH2/m3;到2010年车用储氢系统的实际储氢能力大于3.1kg(相当于小汽车行使500km所需的燃料)。

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。

镁基氢储能材料：未来能源存储的新希望
随着全球对可再生能源需求的持续增长，寻找高效、安全的储能技术已成为科研领域的热点。

在众多储能材料中，镁基氢储能材料因其独特的优势而备受关注。

镁基氢储能材料是一种金属固态储氢材料，具有储氢密度高、资源丰富、成本低廉等优点。

它的储氢能力远超其他金属储氢材料，被认为是最具应用前景的储氢材料之一。

一旦大规模应用，将有望从根本上改变传统储能模式中效率低、成本高、安全性差等问题。

镁基氢储能材料的工作原理主要基于镁与氢之间的化学反应。

在高温条件下，镁可以与氢气发生反应，生成氢化镁。

这个过程是可逆的，意味着当需要释放氢气时，只需对氢化镁进行加热，即可使其分解并释放出氢气。

这种储氢方式不仅安全便捷，而且储氢密度极高，远高于气态和液态储氢方式。

除了储氢密度高外，镁基氢储能材料还具有成本低、资源丰富等优势。

镁是地球上储量丰富的元素之一，其开采和加工成本相对较低。

这使得镁基氢储能材料在大规模应用时具有显著的经济优势。

此外，镁基氢储能材料在安全性方面也表现出色。

与传统的高压气态储氢方式相比，固态储氢具有更高的安全性。

镁基氢储能材料在常温常压下即可稳定存储氢气，降低了对附属设备的要求和安全隐患。

总之，镁基氢储能材料凭借其高储氢密度、低成本、资源丰富和安全性高等优势，展现出巨大的应用潜力。

随着科研工作的深入进行和技术的不断进步，我们有理由相信，镁基氢储能材料将在未来的能源存储领域发挥重要作用。

镁基固态储氢成本1. 介绍在能源转型的背景下，储氢技术的发展变得越来越重要。

储氢是指通过一种或多种方法将氢气储存起来，以便在需要时使用。

目前，氢气储存方法主要包括液氢储存、气体压缩储存和固态储存等。

而本文将重点讨论镁基固态储氢技术的成本问题。

2. 镁基固态储氢技术的原理镁基固态储氢技术利用镁作为储氢材料，通过吸附和解吸氢气来实现储氢的过程。

镁具有良好的吸氢性能，可将氢气吸附在其晶格中形成镁氢化物。

当需要释放氢气时，可以通过加热或降低压力的方式使镁氢化物释放出氢气。

3. 镁基固态储氢技术的优势相比其他储氢技术，镁基固态储氢技术具有以下优势： - 高储氢密度：镁的储氢密度高，可以在相对较小的体积内储存更多的氢气。

- 安全性：相比液氢储存，镁基固态储氢技术更加安全，不易泄漏和爆炸。

- 可逆性：镁基固态储氢技术的储氢和释放过程可逆，方便氢气的储存和使用。

- 储氢损失小：镁基固态储氢技术在储存和释放过程中的储氢损失较小。

4. 镁基固态储氢技术的成本问题虽然镁基固态储氢技术具有很多优势，但其成本问题一直是制约其商业化应用的关键。

以下是影响镁基固态储氢成本的几个主要因素：4.1 材料成本镁是一种常见的金属，其价格相对较低。

但是，纯镁在吸氢过程中反应性较差，需要与其他催化剂或合金化来提高吸氢性能，但这会增加材料成本。

因此，如何降低材料成本是解决镁基固态储氢成本问题的一个关键因素。

4.2 储氢/释氢过程的能耗储氢和释氢过程中的能耗是固态储氢技术成本的重要组成部分。

储氢过程需要将氢气吸附到镁基材料中，而释氢过程需要加热或降低压力，以使氢气从镁基材料中释放出来。

这些能耗会直接影响固态储氢技术的成本。

4.3 储氢容器的设计和制造成本储氢容器的设计和制造成本也是固态储氢技术成本的重要组成部分。

储氢容器需要耐高压，同时具有良好的隔热性能，以确保储氢的效率和安全性。

因此，如何降低储氢容器的设计和制造成本是降低固态储氢技术成本的关键。

镁基储氢材料的性能改进材料1103 班摘要：镁基储氢材料具有其吸氢量大、成本低、产生氢气纯度高的优点，是很有发展前途的固体储氢材料。

但是镁基储氢材料又有吸放氢速度慢、温度高、反应动力学差、易被氧化等缺点，使其在实际应用中受到限制。

本文从材料的纳米化、添加催化剂、热处理等方面对提高镁基储氢材料吸放氢性能做了简要的介绍。

关键词：镁基储氢材料纳米化催化剂热处理The Performance Improvement of Magnesium Based Hydrogen Storage MaterialsAbstract：Mg-based hydrogen storage material is promising for the large amount of hydrogen absorption, the advantages of low cost and highly purified hydrogen . However, the applications of magnesium-based hydrogen storage materials are limited by virtue of its slow absorption, high temperature,poor reaction kinetics, and susceptible to oxidation.In this paper, some brief introductions are made on the performance improvements, such as nano materials, adding catalyst and heat treatment.Key words: Mg-based hydrogen storage; catalyst; nanorized; heat treatment1、引言随着工业化进程的发展，能源和环境问题已经成为21世纪面对的重大问题。