材料化学chapter7-2储氢合金
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贮氢能力合金的性能要求： ①单位质量和单位体积的贮氢量尽可能地多，吸氢操
作温度、压力条件要求不高，易于实施，设备简单。 ②氢化物生成热少，具有适于常温使用的氢的平衡分
解压力，而且可根据需要能容易地释放出氢。 ③可供反复使用，历经吸氢释氢的反复循环，其性能
维持不变，不会因为燃料中所含杂质的污染而使吸 氢释氢性能下降。 ④贮氢合金造价低廉、稳定、轻质、便于贮运。
贮氢合金中较使用的合金类型
② 镧镍系合金（LaNi5、La2Mg17、La2Ni5Mg15）
③ 镧镍系合金在常温、低压（1.5x105Pa)下即可
释放氢气，吸氢量大，但含有镧系元素中的稀有金属 镧。相对而言，稀土合金被认为是最好的贮氢合金。 混合稀土类合金是在LaNi5基础上发展起来的一类贮 氢合金。比如MI为富镧的混合稀土价格仅为纯镧的 1/5，性能与LaNi5相当，都易活化。吸氢后体积膨胀 与LaNi5相当。
7.3.2 贮氢合金材料的作用机理
金属贮氢的原理在于这类材料中一个金属原子能与 两个、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。等将其稍稍加热，氢化物又 会发生分解，将吸收的氢释放出来，同时吸收热量。
有效地利用金属与氢的可逆反应，就可实现化学能 （氢）、热能（反应热）和机械能（平衡氢压）间的 相互转换。
贮氢材料即可作为氢的输送介质，还有一系列其 他用途，如制作稀土贮氢电池、能量转换介质、 分离氢、精制和分离氢的同位素、催化剂和敏感 元件等。
（1）电池材料
镍-氢化物新型二次电池因其比能量高、无污染等优 点已经开始取代传统的镍镉电池在信息产业、航天领域 等大规模应用。贮氢合金作为镍-氢化物电池的负极材 料，既是电池制备的关键材料，也是目前贮氢合金应用 最成熟的领域。
吸附吸氢材料主要有分子筛、活性炭、高比 表面积活性碳、新型吸附剂等。
（5）有机液体贮氢
贮氢量大，苯和甲苯的理论贮氢量分别为 7.19%和6.18%（质量）。
贮氢剂和氢载体的性质与汽油类似，贮存、运 输、维护安全方便，便于利用现有的油类贮存和 运输设备，设备简单；
可多次循环使用，寿命可达20年。
7.3.2 贮存氢气的合金
耐热合金
V-VII副族元素和 第VIII族元素形成 的温合金的高温强度最高。 它是以镍为基体（含量一般大于50%），在6501000℃范围内具有较高的强度和良好的抗氧化、 抗燃气腐蚀能力的合金。镍基合金可以溶解较多合 金元素，且能保持较好的组织稳定性，可以形成晶 格有序的金属间化合物，获得比铁基高温合金和钴 基高温合金更高的高温强度。含铬的镍基合金具有 比铁基高温合金更高的抗氧化和抗燃气腐蚀能力。
贮氢合金中较使用的合金类型
⑤ 非晶态贮氢合金
非晶态贮氢合金比同组份的晶态合金在相同的 温度和氢压下具有更大的贮氢量；具有较高的耐 磨性；即使经过几百次吸、放氢循环也不致破碎； 吸氢后体积膨胀小。但非晶态贮氢合金往往由于 吸氢过程中的放热而晶化。
非晶态贮氢材料的机理尚不清楚，有待进一步 研究。
贮氢合金的其它用途
用于电池负极材料应满足：电化学容量高且稳定，平 衡氢压适当，对氢的阳极极化具有良好的催化作用，较 强的抗阳极氧化、抗碱腐蚀能力，良好的热、电传导性。 目前最广泛采用的稀土系AB5型合金。
MH极 充电 Ni极
M+H2O+e→MH+OHNi(OH)2+OH- →NiOOH+H2O+e
MH极 放电 Ni极
（3）氢的分离精制
利用贮氢合金对氢的选择性吸收特性，可制备 99.9999%以上的高纯氢。如将Ar、N2、CO2、CO、 CH4、H2的混合气体与LaNi5、MnNi5多元素合金在加 压下反应，氢被选择吸收，杂质则被吸附与合金表面， 除去杂质后，在加热使之解吸，则可获得高纯氢。 TiMn1.5及稀土系贮氢合金应用效果较好。高纯氢在电 子工业、光纤生产方面有重要应用。
TiFeH1.6 TiCoH1.5 TiMn1.5H2.14 TiCr2H3.6
LaNi5H6
含氢率/% 12.6 4.7 7.6 3.6 4.0 1.8 1.4 1.6 3.4 1.3
分解温度 855 790 284 253 650 18 110 20 90 15
贮氢合金中较使用的合金类型
① 钛系贮氢合金（钛铁系、钛锰系） ② 是一种比较便宜而实用的贮氢材料，它的分解 压在室温附近是几个大气压。用它来取代有易爆 危险和体积庞大的氢气瓶，重量可减轻一半，体 积更小。 ③ 缺点是开始时与氢气反应缓慢，故必须经高 温高压长时间使之与氢气接触活化。
总之，贮氢材料的应用十分广阔。
7.4 高温合金
7.4.1 高温合金介绍
高温合金的定义：
在700∽1200℃高温下(能承受一定应力并 具有抗氧化或抗腐蚀能力）能满意工作的金 属材料。
决定其在高温下能否正常使用还需要考虑 施加在构件上的应力。
高熔点金属 第V副族、第VI副族、第VII副族
原子中未成对的价电子数很多，在金属晶体中 形成坚强化学键，而且其原子半径较小，晶格结 点上粒子间的距离短，相互作用大。
♣ 氢气在合金中的存在状态
氢同金属或合金反应，氢侵入其晶格间位置里， 金属晶格可看成是容纳氢原子的容器。在面心立方 体晶格和体心立方体晶格中，六配位的八面体晶格 间位置和四配位的四面体晶格位置是氢稳定存在的 2个位置。
如LaNi5六方晶体结构，母体晶胞中含有3个八 面体空隙空隙和6个四面体空隙，若6个空隙较大的 四面体空隙全部填充H，则为LaNi5H6，形成较稳 定的体系。
1. 以中性原子或分子形式存在； 2.放出一个电子后，氢以正离子的质子存在； 3.获得多余电子后变为氢阴离子。
主要有两类： 一类是I和II主族元素与氢作用，生成NaCl型氢化物
（离子型氢化物）。这类化合物中，氢以负离子嵌入金 属离子间。
另一类是IIIB族和IVB族过渡金属及Pb与氢结合，生 成的金属性氢化物，其中氢以正离子态溶于金属晶格的 间隙中。
♣ 金属间化合物表面结构对贮氢的影响
以LaNi5为例： LaNi5靠近表面的La大量的扩散到表面并氧化形成 La2O3或La(OH)3,同时Ni则脱溶沉淀，产生了表面 分凝，由于表面分凝的结果，La的氧化层保护亚层 的Ni的催化活性。是氢分子能在Ni的表面分解。随 着每次吸放氢循环的进行，分凝也相应产生，新鲜 的Ni表面始终存在，使LaNi5具有自再生能力。同 时La的氧化物和Ni表面层的存在，能起到保护 LaNi5的作用，对其他杂质气体表现出惰性。
金属及合金贮氢的发现
最早发现的是金属钯，1体积钯能溶解几百体积 的氢气，但钯较贵，缺少使用价值。
如镧镍金属间化合物： 每克镧镍合金能贮存0.157升氢气，略微加热， 就可以使氢气重新释放出来，LaNi5是镍基合金。 铁基合金可用作贮氢材料的有TiFe，每克TiFe能 吸收贮氢0.18升氢气。其他还有镁基合金，如 Mg2Cu、Mg2Ni等，都较便宜。
按照晶粒的形状分： 柱晶合金和单晶合金
等轴晶
柱晶
单晶
等轴晶 较早采取多晶铸造工艺，由于冷却时
♣ 贮氢材料的金属氢化物的结构
金属形成氢化物后，氢化物中的金属晶格结构和金属 相一样的结构，也有变为与金属相完全不同的另一种结 构。前者称为溶解间隙型，如Pd-H和LaNi5-H系等； 后者为结构变态型，如Ti-H和Mg2Ni-H系等。
大多数金属在氢化反应的过程中，其晶格要发生重新 排列，产生与金属晶格不同的结构。氢原子进入金属中， 有三种存在状态：
（2）液氢贮存
这是一种深冷的液氢贮存技术 氢气经过压缩之后，深冷到21K以下使之变为
液氢，然后存贮到特质的绝热真空容器中。 常温、常压下液氢的密度为气态氢的845倍，
液氢的体积能量密度比压缩贮存高好几倍，这样 同一体积的贮氢容器，其储氢质量幅度提高。
液态贮氢必须在深冷的温度下或特制的耐高 压容器中，也是即不经济又不安全。
7.3.4 贮氢合金材料的应用实例
具有实际利用价值的贮氢合金需满足的条件： ① 材料活性大，吸附氢量大并易于获得，价格低廉； ② 材料用于吸附氢时，标准生成焓要小，用来储热时
△H要大； ③材料吸氢-解析的速率要大，氢的平衡压差要小； ④在使用的过程中，材料破碎和粉化率低，力学性能不
能有明显的下降，能够反复使用。
氢燃料目前面临的两大问题：
氢气的制取和氢的贮存？
氢气贮存技术
总的来说，贮氢存在物理和化学两大类： 物理贮氢方法：液氢贮氢、高压氢气贮存、
活性碳吸附贮存、碳纤维和碳纳米管贮存、 玻璃微球贮存等。
化学贮氢方法：金属氢化物贮存、有机液 态氢化物贮存、无机物贮存、铁磁性材料贮 存等。
（1）氢气高压贮存
目前，工业上常用高压气瓶贮氢。 氢气经过加压（约15MPa），贮存于高压
钢瓶中。由于所用的钢瓶较重，氢气的密度 小，在有限的容积中只能贮存少量的氢气， 氢气的质量只占容器质量的1-2%。且钢瓶本 身的重量笨重，不易搬动。更因为氢气遇到 火花或与氧气、氯气等混合，就会引起爆炸。 因此经济上和安全上均不可取。
贮氢合金材料的贮氢优点
氢以金属氢化物形式存在于贮氢合金之中，密度比相 同温度、压力条件下的气态氢大1000倍 ——重量轻、体积小；
用贮氢合金贮氢，无需高压及贮存液氢的极低温度设 备和绝热措施 ——节省能量、安全可靠。
贮氢合金中较使用的合金类型
金属氢化物 LiH CaH2 MgH2
MgNiH2 TiH2
（3）金属氢化物贮存
金属氢化物贮氢，氢以原子状态贮存与合金中。 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。
有些金属氢化物贮氢密度可达到标准状态下氢 气的1000倍，与液氢相同甚至超过液氢。
（4）非金属材料贮氢
一种是化合物形式，一种是物理吸附形式。 氢可与许多非金属元素或物质相作用，构成各 种非金属氢化物。
贮氢合金中较使用的合金类型
③ 镁系合金（MgH2、Mg2Ni） 镁与镁系合金具有很好的贮氢能力、重量轻且价格较
为便宜的材料，氢镁结合生成二氢化镁，100kg二氢化镁 所含的氢可供汽车数百公里的路程。但它的释氢温度较 高，释放氢的速度较慢，活化前处理难以进行。过渡金 属元素Ni、Cu对Mg氢化反应性能有很好的催化作用。 为进一步改善镁基贮氢合金的性能，又开发一系列多元 镁基合金：Mg2Ni1-xCux(x=0-0.25)、A-Mg-Ni(A=La、Zr、 Ca)、CeMg11M(M=V、Cr、Ti、Mn等)等；以及和其他 贮氢合金的复合也可有效改善合金的性能。
贮氢合金中较使用的合金类型
④ 钒基固溶体型贮氢合金（MgH2、Mg2Ni） 钒可与氢生成VH2、VH两种氢化物。钒基固溶体型
贮氢合金的特点是可逆贮氢量大、可常温下实现吸放氢、 吸放氢反应速率大，但合金表面易生成氧化膜，增大激 活度。对钒基固溶体型贮氢合金目前主要研究开发的是 镍氢电池用贮氢合金V3TiNi0.56Mx(x=0.046~0.24,M=Al 、 Si、Mn、Fe、Co、Cu、Ge、Zr、Nb、Mo、Pd、Hf、 Ta等元素),其中添加元素M可提高合金放电的循环稳定 性，但引起贮氢容量降低。
♣ 贮氢合金平衡压和温度的关系
对各种贮氢合金：
当温度和氢气压力在曲线上侧时，合金吸氢，生成金 属氢化物，同时放热；
当温度和氢气压力值在曲线下侧时，金属氢化物分解， 放出氢气，同时吸热。
♣ 贮氢合金材料的吸氢过程
氢与金属或合金的反应是一个 多相反应：①H2的传质；②化 学吸附氢的解离：H2= 2Had; ③表面迁移；④吸附氢变为吸收 氢;Had=Habs；⑤氢在α相的 稀固态容易中扩散；⑥α相变为 β相：Habs(α)=Habs(β);⑦氢 在氢化物(β相)中扩散。
MH+OH- → M+H2O+e NiOOH+H2O+e → Ni(OH)2+OH-
（2）氢制冷取暖设备
化学热泵是由两种不同的贮氢材料制成的贮气罐，以 带开关的阀门相连。开启阀门时低温形成氢化物的高压 罐A将释放氢，并为高温形成氢化物的低压罐B吸收而 放出大量的热，可供取暖使用。B罐则可用廉价的热能 加热，使释放的氢为A罐吸收贮存。如要制冷，则可利 用氢材料的吸热而达到降温的目的。
作温度、压力条件要求不高，易于实施，设备简单。 ②氢化物生成热少，具有适于常温使用的氢的平衡分
解压力，而且可根据需要能容易地释放出氢。 ③可供反复使用，历经吸氢释氢的反复循环，其性能
维持不变，不会因为燃料中所含杂质的污染而使吸 氢释氢性能下降。 ④贮氢合金造价低廉、稳定、轻质、便于贮运。
贮氢合金中较使用的合金类型
② 镧镍系合金（LaNi5、La2Mg17、La2Ni5Mg15）
③ 镧镍系合金在常温、低压（1.5x105Pa)下即可
释放氢气，吸氢量大，但含有镧系元素中的稀有金属 镧。相对而言，稀土合金被认为是最好的贮氢合金。 混合稀土类合金是在LaNi5基础上发展起来的一类贮 氢合金。比如MI为富镧的混合稀土价格仅为纯镧的 1/5，性能与LaNi5相当，都易活化。吸氢后体积膨胀 与LaNi5相当。
7.3.2 贮氢合金材料的作用机理
金属贮氢的原理在于这类材料中一个金属原子能与 两个、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。等将其稍稍加热，氢化物又 会发生分解，将吸收的氢释放出来，同时吸收热量。
有效地利用金属与氢的可逆反应，就可实现化学能 （氢）、热能（反应热）和机械能（平衡氢压）间的 相互转换。
贮氢材料即可作为氢的输送介质，还有一系列其 他用途，如制作稀土贮氢电池、能量转换介质、 分离氢、精制和分离氢的同位素、催化剂和敏感 元件等。
（1）电池材料
镍-氢化物新型二次电池因其比能量高、无污染等优 点已经开始取代传统的镍镉电池在信息产业、航天领域 等大规模应用。贮氢合金作为镍-氢化物电池的负极材 料，既是电池制备的关键材料，也是目前贮氢合金应用 最成熟的领域。
吸附吸氢材料主要有分子筛、活性炭、高比 表面积活性碳、新型吸附剂等。
（5）有机液体贮氢
贮氢量大，苯和甲苯的理论贮氢量分别为 7.19%和6.18%（质量）。
贮氢剂和氢载体的性质与汽油类似，贮存、运 输、维护安全方便，便于利用现有的油类贮存和 运输设备，设备简单；
可多次循环使用，寿命可达20年。
7.3.2 贮存氢气的合金
耐热合金
V-VII副族元素和 第VIII族元素形成 的温合金的高温强度最高。 它是以镍为基体（含量一般大于50%），在6501000℃范围内具有较高的强度和良好的抗氧化、 抗燃气腐蚀能力的合金。镍基合金可以溶解较多合 金元素，且能保持较好的组织稳定性，可以形成晶 格有序的金属间化合物，获得比铁基高温合金和钴 基高温合金更高的高温强度。含铬的镍基合金具有 比铁基高温合金更高的抗氧化和抗燃气腐蚀能力。
贮氢合金中较使用的合金类型
⑤ 非晶态贮氢合金
非晶态贮氢合金比同组份的晶态合金在相同的 温度和氢压下具有更大的贮氢量；具有较高的耐 磨性；即使经过几百次吸、放氢循环也不致破碎； 吸氢后体积膨胀小。但非晶态贮氢合金往往由于 吸氢过程中的放热而晶化。
非晶态贮氢材料的机理尚不清楚，有待进一步 研究。
贮氢合金的其它用途
用于电池负极材料应满足：电化学容量高且稳定，平 衡氢压适当，对氢的阳极极化具有良好的催化作用，较 强的抗阳极氧化、抗碱腐蚀能力，良好的热、电传导性。 目前最广泛采用的稀土系AB5型合金。
MH极 充电 Ni极
M+H2O+e→MH+OHNi(OH)2+OH- →NiOOH+H2O+e
MH极 放电 Ni极
（3）氢的分离精制
利用贮氢合金对氢的选择性吸收特性，可制备 99.9999%以上的高纯氢。如将Ar、N2、CO2、CO、 CH4、H2的混合气体与LaNi5、MnNi5多元素合金在加 压下反应，氢被选择吸收，杂质则被吸附与合金表面， 除去杂质后，在加热使之解吸，则可获得高纯氢。 TiMn1.5及稀土系贮氢合金应用效果较好。高纯氢在电 子工业、光纤生产方面有重要应用。
TiFeH1.6 TiCoH1.5 TiMn1.5H2.14 TiCr2H3.6
LaNi5H6
含氢率/% 12.6 4.7 7.6 3.6 4.0 1.8 1.4 1.6 3.4 1.3
分解温度 855 790 284 253 650 18 110 20 90 15
贮氢合金中较使用的合金类型
① 钛系贮氢合金（钛铁系、钛锰系） ② 是一种比较便宜而实用的贮氢材料，它的分解 压在室温附近是几个大气压。用它来取代有易爆 危险和体积庞大的氢气瓶，重量可减轻一半，体 积更小。 ③ 缺点是开始时与氢气反应缓慢，故必须经高 温高压长时间使之与氢气接触活化。
总之，贮氢材料的应用十分广阔。
7.4 高温合金
7.4.1 高温合金介绍
高温合金的定义：
在700∽1200℃高温下(能承受一定应力并 具有抗氧化或抗腐蚀能力）能满意工作的金 属材料。
决定其在高温下能否正常使用还需要考虑 施加在构件上的应力。
高熔点金属 第V副族、第VI副族、第VII副族
原子中未成对的价电子数很多，在金属晶体中 形成坚强化学键，而且其原子半径较小，晶格结 点上粒子间的距离短，相互作用大。
♣ 氢气在合金中的存在状态
氢同金属或合金反应，氢侵入其晶格间位置里， 金属晶格可看成是容纳氢原子的容器。在面心立方 体晶格和体心立方体晶格中，六配位的八面体晶格 间位置和四配位的四面体晶格位置是氢稳定存在的 2个位置。
如LaNi5六方晶体结构，母体晶胞中含有3个八 面体空隙空隙和6个四面体空隙，若6个空隙较大的 四面体空隙全部填充H，则为LaNi5H6，形成较稳 定的体系。
1. 以中性原子或分子形式存在； 2.放出一个电子后，氢以正离子的质子存在； 3.获得多余电子后变为氢阴离子。
主要有两类： 一类是I和II主族元素与氢作用，生成NaCl型氢化物
（离子型氢化物）。这类化合物中，氢以负离子嵌入金 属离子间。
另一类是IIIB族和IVB族过渡金属及Pb与氢结合，生 成的金属性氢化物，其中氢以正离子态溶于金属晶格的 间隙中。
♣ 金属间化合物表面结构对贮氢的影响
以LaNi5为例： LaNi5靠近表面的La大量的扩散到表面并氧化形成 La2O3或La(OH)3,同时Ni则脱溶沉淀，产生了表面 分凝，由于表面分凝的结果，La的氧化层保护亚层 的Ni的催化活性。是氢分子能在Ni的表面分解。随 着每次吸放氢循环的进行，分凝也相应产生，新鲜 的Ni表面始终存在，使LaNi5具有自再生能力。同 时La的氧化物和Ni表面层的存在，能起到保护 LaNi5的作用，对其他杂质气体表现出惰性。
金属及合金贮氢的发现
最早发现的是金属钯，1体积钯能溶解几百体积 的氢气，但钯较贵，缺少使用价值。
如镧镍金属间化合物： 每克镧镍合金能贮存0.157升氢气，略微加热， 就可以使氢气重新释放出来，LaNi5是镍基合金。 铁基合金可用作贮氢材料的有TiFe，每克TiFe能 吸收贮氢0.18升氢气。其他还有镁基合金，如 Mg2Cu、Mg2Ni等，都较便宜。
按照晶粒的形状分： 柱晶合金和单晶合金
等轴晶
柱晶
单晶
等轴晶 较早采取多晶铸造工艺，由于冷却时
♣ 贮氢材料的金属氢化物的结构
金属形成氢化物后，氢化物中的金属晶格结构和金属 相一样的结构，也有变为与金属相完全不同的另一种结 构。前者称为溶解间隙型，如Pd-H和LaNi5-H系等； 后者为结构变态型，如Ti-H和Mg2Ni-H系等。
大多数金属在氢化反应的过程中，其晶格要发生重新 排列，产生与金属晶格不同的结构。氢原子进入金属中， 有三种存在状态：
（2）液氢贮存
这是一种深冷的液氢贮存技术 氢气经过压缩之后，深冷到21K以下使之变为
液氢，然后存贮到特质的绝热真空容器中。 常温、常压下液氢的密度为气态氢的845倍，
液氢的体积能量密度比压缩贮存高好几倍，这样 同一体积的贮氢容器，其储氢质量幅度提高。
液态贮氢必须在深冷的温度下或特制的耐高 压容器中，也是即不经济又不安全。
7.3.4 贮氢合金材料的应用实例
具有实际利用价值的贮氢合金需满足的条件： ① 材料活性大，吸附氢量大并易于获得，价格低廉； ② 材料用于吸附氢时，标准生成焓要小，用来储热时
△H要大； ③材料吸氢-解析的速率要大，氢的平衡压差要小； ④在使用的过程中，材料破碎和粉化率低，力学性能不
能有明显的下降，能够反复使用。
氢燃料目前面临的两大问题：
氢气的制取和氢的贮存？
氢气贮存技术
总的来说，贮氢存在物理和化学两大类： 物理贮氢方法：液氢贮氢、高压氢气贮存、
活性碳吸附贮存、碳纤维和碳纳米管贮存、 玻璃微球贮存等。
化学贮氢方法：金属氢化物贮存、有机液 态氢化物贮存、无机物贮存、铁磁性材料贮 存等。
（1）氢气高压贮存
目前，工业上常用高压气瓶贮氢。 氢气经过加压（约15MPa），贮存于高压
钢瓶中。由于所用的钢瓶较重，氢气的密度 小，在有限的容积中只能贮存少量的氢气， 氢气的质量只占容器质量的1-2%。且钢瓶本 身的重量笨重，不易搬动。更因为氢气遇到 火花或与氧气、氯气等混合，就会引起爆炸。 因此经济上和安全上均不可取。
贮氢合金材料的贮氢优点
氢以金属氢化物形式存在于贮氢合金之中，密度比相 同温度、压力条件下的气态氢大1000倍 ——重量轻、体积小；
用贮氢合金贮氢，无需高压及贮存液氢的极低温度设 备和绝热措施 ——节省能量、安全可靠。
贮氢合金中较使用的合金类型
金属氢化物 LiH CaH2 MgH2
MgNiH2 TiH2
（3）金属氢化物贮存
金属氢化物贮氢，氢以原子状态贮存与合金中。 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。
有些金属氢化物贮氢密度可达到标准状态下氢 气的1000倍，与液氢相同甚至超过液氢。
（4）非金属材料贮氢
一种是化合物形式，一种是物理吸附形式。 氢可与许多非金属元素或物质相作用，构成各 种非金属氢化物。
贮氢合金中较使用的合金类型
③ 镁系合金（MgH2、Mg2Ni） 镁与镁系合金具有很好的贮氢能力、重量轻且价格较
为便宜的材料，氢镁结合生成二氢化镁，100kg二氢化镁 所含的氢可供汽车数百公里的路程。但它的释氢温度较 高，释放氢的速度较慢，活化前处理难以进行。过渡金 属元素Ni、Cu对Mg氢化反应性能有很好的催化作用。 为进一步改善镁基贮氢合金的性能，又开发一系列多元 镁基合金：Mg2Ni1-xCux(x=0-0.25)、A-Mg-Ni(A=La、Zr、 Ca)、CeMg11M(M=V、Cr、Ti、Mn等)等；以及和其他 贮氢合金的复合也可有效改善合金的性能。
贮氢合金中较使用的合金类型
④ 钒基固溶体型贮氢合金（MgH2、Mg2Ni） 钒可与氢生成VH2、VH两种氢化物。钒基固溶体型
贮氢合金的特点是可逆贮氢量大、可常温下实现吸放氢、 吸放氢反应速率大，但合金表面易生成氧化膜，增大激 活度。对钒基固溶体型贮氢合金目前主要研究开发的是 镍氢电池用贮氢合金V3TiNi0.56Mx(x=0.046~0.24,M=Al 、 Si、Mn、Fe、Co、Cu、Ge、Zr、Nb、Mo、Pd、Hf、 Ta等元素),其中添加元素M可提高合金放电的循环稳定 性，但引起贮氢容量降低。
♣ 贮氢合金平衡压和温度的关系
对各种贮氢合金：
当温度和氢气压力在曲线上侧时，合金吸氢，生成金 属氢化物，同时放热；
当温度和氢气压力值在曲线下侧时，金属氢化物分解， 放出氢气，同时吸热。
♣ 贮氢合金材料的吸氢过程
氢与金属或合金的反应是一个 多相反应：①H2的传质；②化 学吸附氢的解离：H2= 2Had; ③表面迁移；④吸附氢变为吸收 氢;Had=Habs；⑤氢在α相的 稀固态容易中扩散；⑥α相变为 β相：Habs(α)=Habs(β);⑦氢 在氢化物(β相)中扩散。
MH+OH- → M+H2O+e NiOOH+H2O+e → Ni(OH)2+OH-
（2）氢制冷取暖设备
化学热泵是由两种不同的贮氢材料制成的贮气罐，以 带开关的阀门相连。开启阀门时低温形成氢化物的高压 罐A将释放氢，并为高温形成氢化物的低压罐B吸收而 放出大量的热，可供取暖使用。B罐则可用廉价的热能 加热，使释放的氢为A罐吸收贮存。如要制冷，则可利 用氢材料的吸热而达到降温的目的。