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第五章 储氢合金

第五章 储氢合金

汽车是消耗化石燃料的大户， 汽车是消耗化石燃料的大户，汽车尾气对于环境 的污染也是尽人皆知。要保护环境， 的污染也是尽人皆知。要保护环境，必须推广氢燃料 的汽车。 的汽车。 对汽车来讲，氢气的存储应当密度高、轻便、 对汽车来讲，氢气的存储应当密度高、轻便、安 全而且经济。一台装有24kg汽油可行驶400km 24kg汽油可行驶400km的发动 全而且经济。一台装有24kg汽油可行驶400km的发动 行驶同样的距离，靠燃烧方式需消耗8kg 8kg氢 机，行驶同样的距离，靠燃烧方式需消耗8kg氢，靠 电池供能则仅需4kg 4kg氢 4kg的氢气在室温和一个大气 电池供能则仅需4kg氢。4kg的氢气在室温和一个大气 压下体积为45m 这对于汽车载氢是不现实的。 压下体积为45m3，这对于汽车载氢是不现实的。目前 限制氢燃料汽车推广的最主要因素就是氢气的储存问 题。 传统的基于液化氢和高压气态氢的储存方法有很 大的弊端。要携带足够行驶400 500km的高压气态氢 400的高压气态氢， 大的弊端。要携带足够行驶400-500km的高压气态氢， 容器必须由能禁受住高达700bar压力的复合材料制成。 700bar压力的复合材料制成 容器必须由能禁受住高达700bar压力的复合材料制成。 如果发生撞车，后果不堪设想； 如果发生撞车，后果不堪设想；容器的绝热性对再次 充氢不利； 充氢不利；对压力进行有效的控制就更是一个
(2) 复合氢化物
复合氢化物是一类无机类盐化合物。 复合氢化物是一类无机类盐化合物。硼和铝的复 合氢化物或许是迄今为止最有前途的储氢材料， 合氢化物或许是迄今为止最有前途的储氢材料，它们 在可逆吸氢方面表现得很出色。 在可逆吸氢方面表现得很出色。他们最主要的优势在 材料中氢的质量百分比很高。 于，材料中氢的质量百分比很高。

储氢材料简介精选课件 (一)

储氢材料简介精选课件 (一)

储氢材料简介精选课件 (一)
储氢材料是一种用于储存氢气的材料，是未来氢能源发展的重要组成部分。

因为氢气是一种很容易燃烧的气体，而且能量密度高，因此储氢材料的研发和应用对于氢能源的发展具有重要意义。

本文将为大家介绍一些储氢材料的基本信息和特点。

一、金属储氢材料
金属储氢材料是最早被研究和应用的储氢材料之一。

金属储氢材料的优点是氢气吸附能力强，氢气释放速率高，储氢量大。

但其缺点也是显而易见的，金属储氢材料本身质量较大，不便于携带和使用。

二、碳基储氢材料
碳基储氢材料是一种储氢材料，其基本原理是将氢气吸附在碳材料表面上。

其优点是储氢量大，可重复使用，成本低廉，但其缺点也非常明显，碳基储氢材料的反应速率较低，吸氢量和释氢量不稳定。

三、氮杂环化合物储氢材料
相比于其他储氢材料，氮杂环化合物储氢材料的储氢量更高。

其优点是储氢量大，对氢气的吸附和释放速度快，但其缺点也很明显，需要高温和高压环境才能实现氧化物的还原或者还原氧化物。

四、化学储氢材料
化学储氢材料是利用化学反应将氢气储存在其内部的储氢材料。

其优点是原料易得，储氢周期长，但其缺点也非常明显，从化学反应的角
度来看，储氢和释氢的过程较为复杂，容易发生不可逆反应，因此化学储氢材料在实际应用中存在一定的难度。

总之，储氢材料的研究和应用是未来氢能源发展的重要组成部分。

通过对现有储氢材料的研究和开发，实现氢能源的可持续发展。

讲义4储氢材料

讲义4储氢材料
4
不同储氢方式的比较总结
气态储氢：能量密度低 不太安全
液化储氢：能耗高 对储罐绝热性能要求高
固态储氢的优势：体积储氢容量高 无需高压及隔热容器安全性好， 无爆炸危险可得到高纯氢， 提高氢的附加值
5
体积比较
6
氢含量比较
0
LaNi H 56
TiFeH nanotube (RT,10MPa 氢压)
➢活化容易，储氢量较大，抗杂质气体中毒性能好 ➢平衡压力适中且平坦，吸放氢平衡压差小
➢动力学特性较差，价格昂贵 ➢改变A、B组元可以改善动力学特性，调整吸放氢温度、平台压力
❖ 经元素部分取代后的
MmNi3.55Co0.75Mn0.47Al0.3(Mm混合稀土，主要成分La 、Ce、Pr、Nd)广泛用于镍/氢电池
22
PCT curves of LaNi5 alloy
23
钛铁系
典型代表：TiFe，美Brookhaven国家实验室 首先发明
价格低 室温下可逆储放氢 易被氧化 活化困难 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
24
TiFe alloy
Characteristics: ❖ two hydride phases; ❖ phase (TiFeH1.04) & phase (TiFeH1.95 ) ❖ 2.13TiFeH0.10 + 1/2H2 → 2.13TiFeH1.04 ❖ 2.20TiFeH1.04 + 1/2H2 → 2.20TiFeH1.95
氢能开发，大势所趋
氢是自然界中最普遍的元素，资源无 穷无尽－不存在枯竭问题
氢的热值高，燃烧产物是水－零排放，无污染
，可循环利用
氢能的利用途径多－燃烧放热或电化学发电 氢的储运方式多－气体、液体、固体或化合物

材料科学前沿-氢能与储氢材料60页PPT

材料科学前沿-氢能与储氢材料60页PPT

材料科学前沿-氢能与储氢材料
51、没有哪个社会可以制订一部永远 适用的 宪法， 甚至一 条永远 适用的 法律。 ——杰 斐逊 52、法律源于人的自卫本能。——英 格索尔
53、人们通常会发现，法律就是这样 一种的 网，触 犯法律 的人， 小的可 以穿网 而过， 大的可 以破网 而出， 只有中 等的才 会坠入 网中。 ——申 斯通 54、法律就是法律它是一座雄伟的大 夏，庇 护着我 们大家 ；它的 每一块 砖石都 垒在另 一块砖 石上。 ——高 尔斯华 绥 55、今天的法律未必明天仍是法律。 ——罗·伯顿
66、节制使快乐增加并使享受加强。 ——德 谟克利 特 67、今天应做的事没有做，明天再早也 是耽误 了。——裴斯 泰洛齐 68、决定一个人的一生，以及整个命运 的，只 是一瞬 之间。 ——歌 德 69、懒人无法享受休息之乐。——拉布 பைடு நூலகம் 70、浪费时间是一桩大罪过。——卢梭

第5章_储氢合金

第5章_储氢合金
电池的总反应：
Ni (OH ) 2
1 充电 1 M NiOOH MH x x 放电 x
2. 储氢合金的电化学原理
镍氢电池的充放电原理
•充电时，负极吸收电
子；正极放出电子；
•放电时，负极放出电
子；正极吸收电子；
注意：规定的电流方向是 正电荷的运动方向，与电 子运动的方向相反；
正极：电势较高的电极； 阳极：发生氧化反应（失去电子）的电极； 负极：电势较低的电极； 阴极：发生还原反应（得到电子）的电极；
记忆效应小，使用更方便，寿命更长。 充电速度快，且能与Ni-Cd电池互换（工作电压均为1.2V）。
5.金属储氢材料的应用
5.1 Ni-MH二次电池
储氢合金用作镍氢电池电极的基本要求： 可逆性吸氢、放氢量大； 合适的室温平台压力； 在碱性电解质溶液中具有良好的化学稳定性，电极寿命长；
良好的电催化活性；
2. 储氢合金的电化学原理
镍氢电池负极（储氢合金）上的电极反应机理
（1）水通过对流或扩散，液相传质 到电极的固－液界面；
H 2Ob H 2Os
（2）电极表面电子转移；
H 2Os e H ad OHs
（3）吸附的氢转化为吸收的氢；
H ad H abs
OH-的液相传质：
OHs OHb
新型金属材料第5章储氢合金南京理工大学材料科学与工程系引言能源危机太阳能地热风能环境危机开发新能源氢能本章主要内容金属储氢原理1储氢合金的电化学原理2储氢合金分类与特点4金属储氢材料的应用5金属储氢材料应具备的特点3氢能的优点
新型金属材料
第5章 储氢合金
南京理工大学材料科学与工程系
引言
能源危机 开发新能源 环境危机

储氢合金

储氢合金
P-C-T 曲线 晶体结构和 Rietveld 分析
Ⅱ La0.7Mg0.3Ni2.8Co0.5合金吸放氢过程中的原位衍射分析
Ⅲ La0.7Mg0.3Ni2.8Co0.5 合金的晶格应力和衰变机理
(La,Mg)(Ni,Co)n (n=3.0-4.0) 合金
电化学性质
相对于AB5型合金而言: 高的放电容量 (410mAh/g) ——AB5型 (330mAh/g) 好的循环稳定性 室温时高的倍率放电性能
2000
Rwp=14.60 Rp=11.14 s=2.031
8000
A-2
6000
4000
Rwp=15.90 Rp= 12.37 s=2.324
Intensity
Intensity
1000 2000
LaNi3 0
All the samples are multi-phase alloys with superlattice Ce2Ni7
A-3
mixture of Pr5Co19-type
and PuNi3-type
0.8069 nm
0.8123 nm 0.8152 nm
d=0.5375 nm
d=1.619, 0.807 和 0.5375nm Pr5Co19type相 d=1.21~1.22 和0.606~0.607nm Ce2Ni7type相
10000
8000
Dehydride
6000
4000
2000
0
20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95
2 /
Equilibrium pressure /MPa
20
25

第5章_储氢合金

第5章_储氢合金

氢浓度
最大吸入量
储氢合金吸放氢的p-c-T曲线
1. 金属储氢原理
储氢合金p-c-T曲线的特点：
温度较低，平台压降低，反应平台较宽；
温度高，平台压较高，反应平台较窄；
p-c-T曲线重要参数：
平台压； 平台宽度； 平台起始宽度；
平台滞后：吸氢时较高，放氢时较低。
1. 金属储氢原理
平衡氢压与温度的关系
电池的总反应：
Ni (OH ) 2
1 充电 1 M NiOOH MH x x 放电 x
2. 储氢合金的电化学原理
镍氢电池的充放电原理
•充电时，负极吸收电
子；正极放出电子；
•放电时，负极放出电
子；正极吸收电子；
注意：规定的电流方向是 正电荷的运动方向，与电 子运动的方向相反；
正极：电势较高的电极； 阳极：发生氧化反应（失去电子）的电极； 负极：电势较低的电极； 阴极：发生还原反应（得到电子）的电极；
（2）抗杂质气体中毒能力差；
（3）反复吸氢后性能下降。
4.储氢合金分类与特点
4.4 A2B型储氢合金（以TiFe合金为例）
主要是镁系储氢合金，以Mg2Ni为代表。 优点：密度小，储氢容量高，资源丰富，价格低廉。 缺点：Mg的吸放氢条件比较苛刻，反应温度300-400oC， 2.4-40MPa才能生成MgH2，反应速度较慢。 应用：车用动力型电池。
记忆效应小，使用更方便，寿命更长。 充电速度快，且能与Ni-Cd电池互换（工作电压均为1.2V）。
5.金属储氢材料的应用
5.1 Ni-MH二次电池
储氢合金用作镍氢电池电极的基本要求： 可逆性吸氢、放氢量大； 合适的室温平台压力； 在碱性电解质溶液中具有良好的化学稳定性，电极寿命长；

储氢合金

储氢合金

金属储氢材料应具备的条件
容易活化（氢由化学吸附到溶解至晶格内部），单位体积质量吸氢量大； 吸收和释放氢速度快，氢扩散速度大，可逆性好； 有平坦和宽的吸放氢平台，平衡分解压适中。用作储氢时，室温分解压为
0.2-0.3MPa, 做电池时为0.0001-0.1MPa.
吸收和释放过程中的平台压之差小，即吸放氢滞后小。 反复吸放氢后，合金粉碎量小，性能稳定； 有效导热率大； 在空气中稳定，不易受N2, O2，水蒸汽等毒害； 价格低廉，不污染环境。
• •
表面改性
• （1）化学处理法 • 包括酸，碱和氧化物处理法。例如：对于AB2和AB5储 氢合金采用氟化物处理，可以提高容量，改善循环性能， 提高电池电极容量。 • （2）微包覆处理法 • 在储氢合金粉末表面包覆一层厚度为微米级的金属膜。 用于：1）提高导电导热性能，2）提高表面抗氧化能力， 3）改善重放电性能，4）减少放电过程中粉末的脱落，抑 制氢原子复合形成氢气，阻止氢从合金表面逸出。 • （3）热处理法 • 对合金进行一定温度的热处理，使表面层积的游离金属 合金化，提高抗氧化耐腐蚀性能，消除储氢合金的晶体缺 陷，提高合金的延展性，抑制合金的粉化。
制备方法和工艺
• • 主要包括合金熔炼法，化学合金法和还原扩散法，后两种方法基本没有工业 化。 熔炼方法是指：按比例配好物料置于熔炼炉中，在惰性气氛保护或真空条件 下熔炼形成合金。
• 原料→检测→配料→熔炼→退火→检测→破碎→制粉→过 筛→真空包装→产品
• • • • （1）电弧炉熔炼法 当熔炼小试样时可用小型真空非自耗电弧炉熔炼。实验采用水冷紫铜坩埚， W-1.5%Ce电极，在真空或氩气保护下熔炼。 （2）中频炉熔炼法 储氢合金容易被氧化，采用真空感应中频炉可以避免合金的氧化，同时起到 搅拌作用，有利于提高储氢合金的均匀性。工艺条件：炉内压力小于0.1Pa， 温度1700摄氏度，保温时间大于5min。温度过高造成偏析，温度过低共熔 性能差。 （3）快速冷凝气流雾化法 是日本住友金属工业公司研制的。采用氩气雾化法制备稀土系储氢合金。特 点：以1000~10000K/S速度快冷成微细晶粒合金粉。偏析小，组织均匀，初 始活化性能好，可高倍率放电，电极寿命长。

最新氢能源与储氢、储氢材料概述与展望PPT模板精选全文

最新氢能源与储氢、储氢材料概述与展望PPT模板精选全文
储氢材料概 述与展望
背景：能源危机 与环境问题
• 化石能源的有限性与人类需求的无限性－ 石油、煤炭等主要能源将在未来数十年至 数百年内枯竭
• 化石能源的使用正在给地球造成巨大的生 态灾难－温室效应、酸雨等严重威胁地球 动植物的生存
• 人类的出路何在？－新能源研究势在必行
氢能开发，大势所趋
氢是自然界中最普遍的 元素，资源无穷无尽－ 不存在枯竭问题
金属氢化物储氢特点
• 反应可逆 • 氢以原子形式储存，固态储氢，安全可靠 • 较高的储氢体积密度
氢在晶体场 中所占据的
位置
金属氢化物 储氢
目前研制成功的： 1.稀土镧镍系 2.钛铁系 3.镁系 4.钛/锆系
稀土镧镍系
❖ 代表：LaNi5 ,荷兰Philips实验室首先研制 ❖ 特点：
➢活化容易 ➢平衡压力适中且平坦，吸放氢平
TiCl4等催化下180℃ ， 8MPa氢压下获得5％的可 逆储放氢容量)
各种配位氢化物的储氢性能
纳米碳管储氢-美国学者狄龙1997首开先河
单壁纳米碳管束TEM照片
多壁纳米碳管TEM照片
碳纳米管吸附储氢
电化学储氢
纳米材料与镧镍合 金储氢容量的比较
环充 放电曲线，经过100充放电 后 保持最大容量的70％
钛/锆系
具有Laves相结构的金属间化合物 原子间隙由四面体构成，间隙多，有利于氢 原子的吸附 TiMn1.5H2.5 日本松下（1.8％）
活性好，储放氢相对容易
用于：氢汽车储氢、电池负极
配位氢化物储氢
• 碱金属（Li、Na、K）或碱 土金属（Mg、Ca）与第 三主族元素(B、Al)形成
• 储氢容量高 • 再氢化难(LiAlH4在TiCl3、

氢的制备与储存技术ppt演示课件

氢的制备与储存技术ppt演示课件
12
5.各种化工过程副产氢气的回收
多种化工过程如电解食
盐制碱工业、发酵制酒 工艺、合成氨化肥工业、 石油炼制工业等均有大 量副产氢气，如能采取 适当的措施进行氢气的 分离回收，每年可得到 数亿立方米的氢气。这 是一项不容忽视的资源， 应设法加以回收利用。
氢回收工厂
13
二、氢的储存
14
氢可以气态、液态和固态3种方式进 行储存。
氢储存装置
16
3、而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，能有效克服气、 液两种储存方式的不足，而且储氢体积密 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。
17
目前，有希望达到或接近该要求的材 料有3大系列： a．镁基合金材料； b．碳基材料； c．络合物储氢材料。
7
（3）以重油为原料部份氧化法制取 氢气
重油原料包括有常压、
减压渣油及石油深度加 工后的燃料油。重油与 水蒸汽及氧气反应制得 含氢气体产物。
该法生产的氢气产物成
本中，原料费约占三分
之一，而重油价格较低，
故为人们重视。
我国建有大型重油部份
氧化法制氢装置，用于
氢气氨分解炉
制取合成氨的原料。
8
3.生物质制氢
生物质资源丰富，是重要的可再生能源。 生物质可通过气化和微生物制氢。
9
（1）生物质气化制氢
将生物质原料如薪柴、锯未、麦秸、稻草 等压制成型，在气化炉（或裂解炉）中进 行气化或裂解反应可制得含氢燃料气。
10
（2）微生物制氢
利用微生物在常温常压下进行酶催化反应 可制得氢气。
11
4.其它含氢物质制氢
1、气态方式较为简 单方便，也是目前储 存压力低于17 MPa 氢气的常用方法，但 体积密度较小是该方 法最严重的技术缺陷， 另外气态氢在运输和 使用过程中也存在安 全隐患。

最新5.储氢材料和形状记忆合金讲学课件

最新5.储氢材料和形状记忆合金讲学课件
❖ 经元素部分取代后的
MmNi3.55Co0.75Mn0.47Al0.3(Mm混合稀土，主要成分 La、Ce、Pr、Nd)广泛用于镍/氢电池
•1/6/2021
•12
钛铁系
典型代表：TiFe，美Brookhaven国家实验室首 先发明 价格低 室温下可逆储放氢 易被氧化 活化困难 抗杂质气体中毒能力差
•1/6/2021
•20
多壁纳米碳管电极循环充 放电曲线，经过100充放电 后 保持最大容量的70％
单壁纳米碳管循环充放电曲线，经 过100充放电后 保持最大容量的80 ％
•1/6/2021
•21
碳纳米管电化学储氢小结
1. 纯化处理后多壁纳米碳管最大放电容量为 1157mAh/g，相当于4.1％重量储氢容量。经 过100充放电后，其仍保持最大容量的70％ 。
•14
钛/锆系
▪ 具有Laves相结构的金属间化合物 ▪ 原子间隙由四面体构成，间隙多，有利于氢原
子的吸附 ▪ TiMn1.5H2.5 日本松下（1.8％） ▪ Ti0.90Zr0.1Mn1.4V0.2Cr0.4 ▪ 活性好 ▪ 用于：氢汽车储氢、电池负极Ovinic
•1/6/2021
•15
3.2配位氢化物储氢
▪ 人类的出路何在？－新能源研究势在必行！！！
Guangdong Ocean University
1. 基本特性 Guangdong Ocean University
1. 基本特性 Guangdong Ocean University
2.1 体积比较
1. 基本特性
Guangdong Ocean University
1991年日本NEC公司Iijima教授发现CNTs

储氢合金

储氢合金

储氢合金无机1002班汪沅201039110213化石能源的有限性与人类需求的无限性－石油、煤炭等主要能源将在未来数十年至数百年内枯竭.化石能源的使用正在给地球造成巨大的生态灾难－温室效应、酸雨等严重威胁地球动植物的生存.氢是一种非常重要的二次能源。

它的资源丰富；发热值高，燃烧1kg氢可产生142120kJ的热量，比任何一种化学燃料的发热值都高；氢燃烧后生成水，不污染环境。

因此，氢能是未来能源最佳选择之一。

氢的利用主要包括氢的生产、储存和运输、应用三个方面。

而氢的储存是其中的关键。

氢气储存技术的滞后，限制了氢的大规模应用，特别是交通工具上的应用。

储氢合金是一种新型合金，一定条件下能吸收氢气，一定条件能放出氢气。

虽然可将氢气存贮于钢瓶中，但这种方法有一定危险，而且贮氢量小(15MPa，氢气重量尚不到钢瓶重量的1／100)，使用也不方便。

液态氢比气态氢的密度高许多倍，固然少占容器空间，但是氢气的液化温度是-253℃，为了使氢保持液态，还必须有极好的绝热保护，绝热层的体积和重量往往与贮箱相当。

储氢合金能以金属氢化物的形式吸收氢，是一种安全、经济而有效的储氢方法。

1 金属储氢原理许多金属(或合金)可固溶氢气形成含氢的固溶体(MHx)，固溶体的溶解度[H]M与其平衡氢压pH2的平方根成正比。

在一定温度和压力条件下，固溶相(MHx)与氢反应生成金属氢化物。

金属与氢的反应，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。

换言之，是金属吸氢生成金属氢化物还是金属氢化物分解释放氢，受温度、压力与合金成分的控制。

2 储氢合金分类并不是所有与氢作用能生成金属氢化物的金属(或合金)都可以作为储氢材料。

实用的储氢材料应具备如下条件：(1)吸氢能力大，即单位质量或单位体积储氢量大。

(2)金属氢化物的生成热要适当，如果生成热太高，生成的金属氢化物过于稳定，释氢时就需要较高温度；反之，如果用作热贮藏，则希望生成热高。

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贮氢材料在室温和常压条件下能迅速吸氢(H2)并反应生成氢 化物，使氢以金属氢化物的形式贮存起来，在需要的时候， 适当加温或减小压力使这些贮存着的氢释放出来以供使用。 与氢作用生成氢化物 储氢材料 T、P
储氢
氢化物分解
放出氢
提高T降低P
相当钢瓶1/3重量的贮氢合金，可吸尽钢瓶内全部氢， 而体积仅为钢瓶的1/10。有的贮氢合金的贮氢量比液态 氢还大。贮氢合金一般在常温和常压下，比普通金属的 吸氢量要高1000倍，一种镁镍合金制成的氢燃料箱， 自重l00kg，所吸收的氢气热能相当于40kg的汽油，一 种镧镍合金吸氢的密度甚至达到了液氢的密度。表1显 示了几种贮氢合金的贮氢能力。
——By 陆皓
随着人类社会的进步和发展
传统的能源石油、煤日渐枯竭，且带来了严重的环境污染
为了满足人们工业生产和日常生活的需要 急需寻找和开发新能源, 如太阳能、生物质能、 氢能、风能、潮汐能、地热能及核能等
众多的新能源中,氢能因具有： 储量大 氢来源广泛，是自然界中最普遍的元素 高能量密度 燃烧1Kg氢气可产生1．25x106kJ的热量。相当于3Kg 汽油或4．5Kg焦炭完全燃烧所产生的热量。 清洁 氢燃烧后生成的产物是 H 2O 具有零污染的特点
制氢技术
全球年产氢：5000亿Nm3
合成氨：50％ 石油精练：37％
化石燃料制氢占96%
甲醇合成：8％
制氢技术
1) 化石燃料制氢—目前主要的制氢方法 成熟、廉价，但资源和环境问题并未解决 2) 生物质为原料制氢 光合效率、水土面积、集中和储运成本等问题 3) 水分解制氢 利用光化学、热化学和电化学方法制氢。然而，太阳 能的收集、高品质热能和电能的产生方法，都是首先要解 决的问题。 4）光催化制氢 效率低，需要寻求新型、高效的光催化材料。
p-c-T 曲线（氢化物可逆吸放氢压力 组成等温线）是衡量贮氢材料热力学性
能的重要特性曲线。通过该图可以了解
金属氢化物中能含多少氢(％)和任一温
度下的分解压力值。
p-c-T 曲线的平台压力、平台宽度与倾
斜度、平台起始浓度和滞后效应，既是 常规鉴定贮氢合金的吸放氢性能主要指 M-H系统平衡压相图 标，又是探索新的贮氢合金的依据。
重影响其使用性能。 滞后应越小越好
元素周期表中，除He、 Ne、Ar等稀有气体外，几乎所有的元素均能与氢 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
金属结合的比较牢固。氢化物为白色晶体，生成热大，十分稳定，不易于
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，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，加热时氢就能从这 些金属中放出，而且这些金属氢化物的储量大，但单独使用一种金属形成
表1 几种贮氢合金的贮氢能力 (单位：(1022/cm3))
种类
氢原子个数
20K液氢
4.2
LiH
5.3
TiH2
9.2
ZrH2
7.3
YH2
5.7
UH2
8.2
FeTiH1.7
6.0
LaNi5H6.7
6.1
贮氢原理
在一定温度和压力下，许多金属、合金和金属间化合物（Me）与气态H2可逆
反应生成金属固溶体MHx和氢化物MHy。
不久的将来氢原子将取代碳原子，提供一种丰富的、无 穷无尽的能源资源，并使我们这个地球有一个比较适宜 的生态环境
实现氢能经济的关键技术 1) 廉价而又高效的制氢技术 2) 安全高效的储氢技术：开发新型高效储氢材料和安全储氢 技术是当务之急!! 车用氢气存储系统目标： IEA (International Energy Agency ):质量储氢容量>5%; 体积容量>50kg(H2)/m3 DOE (Department of Energy ): 质量储氢容量 >6.5%,> 62kg(H2)/m3
金属与氢的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。 改变温度和压力条件可使反应按正向、逆向反复进行，实现材料的稀释氢 功能。 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。（也就是金属吸氢生成金属氢化物还是金属氢 化物分解释放氢，受温度、压力和合金成分的控制）
在吸收和释放氢过程中有金属 -氢系的平衡压力不相等的滞后现象。产生 滞后效应的原因，目的还不太清楚，但一般认为，它与合金氢化过程中金
属晶格膨胀引起的晶格间应力有关。
滞后程度的大小因金属和合金而异，如 MmNi5 （ Mm 是混合稀土）和 TiFe 系
氢化物的滞后程度较大。在热泵等金属氢化物的利用系统中，滞后效应严
反应分三步进行： 第一步：先吸收少量氢，形成含氢固溶体（α相）。其固溶度[H]M与固溶体 平衡氢压的平方根成正比：
1 2 pH 2
H M
第二步：固溶体进一步与氢反应，产生相变，形成氢化物相（β相）：
式中：x为固溶体中的氢平衡浓度，y是合金氢化物中氢的浓度，一般y≥x。 第三步：再提高氢压，金属中的氢含量略有增加。
不同储氢方式的比较
气态储氢：能量密度低，不太安全
液化储氢：


能耗高
对储罐绝热性能要求高
固态储氢的优势： 1) 体积储氢容量高 2) 无需高压及隔热容器 3) 安全性好，无爆炸危险 4) 可得到高纯氢，提高氢的附加值
储氢合金的概念与功能
什么是储氢合金？ 在一定温度和氢气压力下，能可逆的并且能多次吸收、 贮存和释放氢气的合金就是储氢合金。 贮氢合金是20世纪60年代发展起来的，亦称为氢海绵。这类合金中的一个金属原 子能和两、三个甚至更多的氢原子结合，生成稳定的 金属氢化物，同时放出热量将其稍稍加热，氢化物发 生分解，吸收热量后，又可将吸收的氢气释放出来。
氢的贮存
传统贮氢方法有两种： ①气态储氢：一种方法是利用高压钢瓶（氢气瓶）来贮存氢气， 但钢瓶贮存氢气的容积小，瓶里的氢气即使加压到150个大气 压，所装氢气的质量也不到氢气瓶质量的1％，而且还有爆炸 的危险； ②液态储氢：另一种方法是贮存液态氢，将气态氢降温到－ 253℃变为液体进行贮存，但液体贮存箱非常庞大，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。 近年来，一种新型简便的贮氢方法应运而生，即利用贮氢合金 （金属氢化物）来贮存氢气。