固体储氢材料研究进展
储氢材料的研究进展
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。
氢气的制取与固体储集研究进展
天 然 气 工 业Natural Gas Industry 第41卷第４期2021年４月· 124 ·氢气的制取与固体储集研究进展王璐1,2 金之钧1,2,3 黄晓伟41.北京大学能源研究院2.北京大学地球与空间科学学院3. 中国石化石油勘探开发研究院4.中国地质大学（北京）能源学院摘要：氢气是一种优质燃料，也是一种清洁和可持续的能源。
目前全球氢能发展已迈入新的阶段，欧美日韩和我国都在加紧战略布局。
为了加快构建清洁低碳、安全高效的能源体系，通过文献调研的方式研究了氢气在地下的生成机制及分布、氢气的人工制取及储集尤其是固体储氢等若干问题。
研究结果表明：①氢气在地下的生成机制目前尚未明确，被认为主要与超镁铁质岩的蛇纹石化有关，此外也与水的辐射分解、断层机械摩擦等有关，氢气浓度高的气田主要分布在大陆裂谷系、火山岩广泛分布的沉积盆地等；②目前工业制氢主要采用甲烷气制氢和电解水制氢，而最理想的方法则应为太阳能制氢和生物制氢，但在目前的技术条件下还难以达成，实验室在一定的温度、压力条件下可以通过橄榄岩的蛇纹石化得到氢气；③固体储氢是通过吸附氢气或使氢气与材料反应来达到储氢目的的方式，然后通过加热或减压方式来释放氢气；④固态储氢密度可达相同温度、压力条件下气态储氢的1 000倍左右，能很好地解决传统储氢密度低的问题且吸放氢速度适宜，具有安全性高的优点，目前的固态储氢材料主要有碳质储氢材料、合金储氢材料和络合物储氢材料等。
结论认为，氢能产业目前在我国尚处于起步阶段，技术和成本是决定制氢和储氢的关键因素；基于现状，应将氢能与可再生能源技术有机结合，以实现“灰氢”到“绿氢”的转化。
关键词：氢能；蛇纹石化；天然氢气；制氢；固体储氢；合金储氢；络合物储氢；储氢密度DOI: 10.3787/j.issn.1000-0976.2021.04.014Research progress on hydrogen production and solid hydrogen storageWANG Lu1, 2,JIN Zhijun1,2,3, HUANG Xiaowei4(1. Institute of Energy, Peking University, Beijing 100871, China;2. School of Earth and Space Sciences, Peking University, Beijing 100871, China;3. Sinopec Exploration & Production Research Institute, Beijing 100083, China;4. School of Energy Resources, China University of Geosciences, Beijing 100083, China)Natural Gas Industry, Vol.41, No.4, p.124-136, 4/25/2021. (ISSN 1000-0976; In Chinese)Abstract: Hydrogen is a kind of high-quality fuel, as well as a kind of clean and sustainable energy. At present, global hydrogen energy development has entered a new stage, and Europe, America, Japan, South Korea and China are stepping up their strategic layout. In or-der to establish a low-carbon, clean, safe and efficient energy system as soon as possible, this paper studied the generation mechanisms and distribution of hydrogen underground, the artificial hydrogen production and storage (especially solid hydrogen storage) and other problems by means of literature research. And the following research results were obtained. First, the generation mechanism of hydrogen underground is not clarified yet, but it is deemed to be mainly related to the serpentinization of ultramafic rocks, as well as the radiation decomposition of water and the mechanical friction of faults. The gas fields with high hydrogen concentration are mainly distributed in continental rift systems and sedimentary basins where volcanic rocks are widely distributed. Second, at present, the industrial hydrogen production is mainly based on methane gas and electrolysis water, but the most ideal methods should be solar hydrogen production and biological hydrogen production, which can be hardly achieved under the current technical conditions. Hydrogen can be produced by the serpentinization of peridotite under certain temperature and pressure in the laboratory. Third, solid hydrogen storage is realized by ab-sorbing hydrogen or making hydrogen react with materials and then releasing it through heating or depressurization. Fourth, the density of solid hydrogen storage is about 1 000 times that of gas hydrogen storage under the same temperature and pressure, so solid hydrogen storage can well solve the problem of low density of traditional hydrogen storage. Moreover, it has the advantages of appropriate hydro-gen absorption and desorption rate and high safety. The current solid hydrogen storage materials mainly include carbon hydrogen storage materials, alloy hydrogen storage materials and complex hydrogen storage materials. In conclusion, hydrogen energy industry is currently in the beginning stage in China, and technology and cost are the key factors of hydrogen production and storage. In view of current situa-tions, it is necessary to combine hydrogen energy with renewable energy technologies, so as to realize the transformation of "grey hydro-gen" into "green hydrogen".Keywords: Hydrogen energy; Serpentinization; Natural hydrogen; Hydrogen production; Solid hydrogen storage; Alloy hydrogen stor-age; Complex hydrides; Hydrogen storage density基金项目：国家重点研发计划变革性技术关键科学问题重点专项项目“俯冲带深部过程与非生物成气”（编号：2019YFA0708500）。
储氢材料的研究进展
氢的储存技术是开发利用氢能的关键性技术，如何有效地对氢进行储存，并且在使用时能够方便地释放出来，是该项技术研究的焦点。以上介绍的每一种储氢材料都有或多或少的缺点，制约其长足的发展。比如说，储氢合金虽是主要应用的储氢材料，但大多数储氢合金的自重大，寿命也是个问题，自重低的镁合金很难常温储放氢，大规模应用仍然有困难。碳纳米管储氢材料受到广泛关注，但基础研究不够，能否实用化还是个问题，目前的研究重点是提高室温、常压下氢的吸附量，在吸附机理、吸附剂的合成和吸附剂的净化等方面取得突破性进展。另一思路是制备新型的复合储氢材料，大部分储氢材料的性能都有加合的特点，而单一的储氢材料的性质也较多地为人们所认识。所以，复合储氢材料是未来储氢材料制备的一个走向。
有机物储氢的特点是：(1)储氢量大，苯和甲苯的理论储氢质量分数分别为7.19 %和6.18 %，比传统的金属氢化物、高压压缩的储氢量大得多；(2)储氢剂和氢载体的性质与汽油相似，储存、运输、维护保养安全方便，特别是储存设施的简便是传统储氢技术难以比拟的；(3)可多次循环使用，寿命长达20年；(4)加氢反应放出大量热可供利用。Touzani和Klvana等[16,17]系统地研究了MCH的脱氢反应，并对偶联于氢燃机上的脱氢反应进行了数值模拟。瑞士在研究随车脱氢，为汽车提供燃料的技术方面开展了一系列研发工作[35,36]。Parmaliana等[18]利用商品化的载Pt蜂窝状催化剂研究了苯/环己烷的加氢和脱氢反应，250℃～350℃，常压下，加氢效果最好。Cacciola等[19]论证了用环己烷和甲基环己烷作氢载体的储氢和输氢的可行性。我国的有机液体氢化物储氢技术，1994年石油大学进富[20]对利用Ni - Al2O3催化剂的甲苯气相加氢反应及其动力学进行了研究，取得了一定的进展。2003年，顾仁敖等[21]用共焦拉曼光谱研究了苯在光滑铂电极表面的电化学还原行为，表明苯可直接还原生成环己烷。
储氢材料的原理解析与研究进展
氢是一种清洁的可再生能源。
储氢材料作为一种可逆的氢元素存储材料，在现代及未来的应用十分广泛。
对于储氢材料性质的研究，将会更好地推动我国相关研究领域的进步。
随着近年来我国经济的不断发展，能源消耗也在大幅度增加，化石能源储量减少，并产生一系列的环境问题，所以寻找一种安全可靠的绿色清洁能源是必然趋势，而氢元素一直是能源系列中的“宠儿”。
由于氢能是一种可循环利用的清洁能源，将在我国能源转换中扮演重要角色。
近年来，氢能产业从行业圈内逐渐走向大众视野，被认为是具有发展潜力的新型产业。
目前唯一存在的应用问题是氢能源的存储技术问题，为了解决这一问题，储氢材料正式问世，利用金属络合物储存氢能，其质量百分密度较高且具有一定的可逆性，实现了储氢材料的正式应用，而此类材料的具体应用也可以更好地推动相关领域的发展。
氢能的储存方式分析氢能是目前发现的能源体系中储量丰富且无公害的清洁能源，是理想化石燃料替代品，而且氢能在燃烧后的生成物只有水，对我国实现“碳达峰”“碳中和”等目标具有重要意义。
在氢能的应用体系中，氢能的存储制约了氢能走向实用化和规模化。
为了解决这一问题，诞生了储氢材料理念。
目前，有3种主要的储氢方式，分别为高压气态储氢、低温液态储氢和固态储氢。
1高压气态储氢高压气态储氢是目前应用广泛、相对成熟的储氢技术，即通过压力将氢气液化至气瓶中加以储存。
该技术的优点在于，其充装释放氢气速度快，技术成熟及成本低。
而其缺点在于：一是对储氢压力容器的耐高压要求较高，商用气瓶设计压力达到20 MPa，一般充压力至15 MPa；二是其体积储氢密度不高，其体积储氢密度一般在18～40 g/L；三是在氢气压缩过程中能耗较大，且存在氢气泄漏和容器爆破等安全隐患问题。
2低温液体储氢为了解决高压气体储氢体积储氢密度低的问题，人们提出了液态储氢的概念，低温液态储氢将氢气冷却至-253℃，液化储存于低温绝热液氢罐中，储氢密度可达70.6 kg/m3，体积密度为气态时的845倍。
储氢材料的研究进展1
储氢材料的研究进展1储氢材料的研究进展1储氢材料是指能够吸附或储存大量氢气的物质，它在氢能技术的应用中起着关键作用。
目前，储氢材料的研究进展如下：1.金属氢化物：金属氢化物是一种包括氢原子的金属结构。
这类材料具有高储氢密度和相对较低的温度要求，因此在储氢领域具有重要的潜力。
最常见的金属氢化物是锂氢化物和镁氢化物。
近年来，研究人员通过改变材料的微观结构和添加催化剂等方法，成功地提高了金属氢化物的储氢性能。
2.有机储氢材料：有机储氢材料是一类由碳、氢和其他元素组成的有机化合物，它们通过化学反应吸附和储存氢气。
这类材料的优势在于其相对较低的工作温度要求和较高的储氢容量。
研究人员通过设计新型的有机储氢材料和调节其结构，有效地提高了其吸附和释放氢气的性能。
3.多孔材料：多孔材料是一类具有微孔或介孔结构的材料，其具有较大的表面积和空隙，可用于吸附和储存氢气。
常见的多孔材料包括金属有机骨架材料（MOFs）、多孔有机聚合物（POPs）、金属氧化物和碳纳米管等。
近年来，研究人员通过调节多孔材料的结构和化学组成，成功地提高了其储氢性能。
4.硼氮化物：硼氮化物是一类由硼和氮组成的化合物，其具有非常高的储氢密度和热稳定性。
硼氮化物的挑战在于其吸附和释放氢气的动力学过程较慢。
近年来，研究人员通过合成纳米材料、引入催化剂和调节硼氮化物的结构等方法，成功提高了其储氢性能。
5.复合材料：复合材料是利用不同种类的材料组合而成的材料，其吸附和储存氢气的性能可以通过调节不同组分的比例和结构来改善。
常见的复合材料包括金属-有机骨架材料的混合物、碳材料的复合体等。
研究人员通过设计和合成新型的复合材料，成功提高了其储氢性能。
总结起来，储氢材料的研究进展主要包括金属氢化物、有机储氢材料、多孔材料、硼氮化物和复合材料等。
这些材料在储氢技术中具有重要的应用潜力，研究人员通过调节其结构、应用新型催化剂和合成方法等手段，不断提高其储氢性能，推动氢能技术的发展。
储氢材料研究进展
储氢材料研究进展储氢是一种将氢气存储起来以便在需要时释放的技术。
储氢材料是指能够吸附、吸收或反应氢气的材料。
目前，储氢材料的研究已经取得了一些进展，下面将对其进行具体介绍。
第一种储氢材料是吸附剂。
吸附剂是指能通过物理吸附将氢气吸附到其表面的材料。
目前研究表明，金属有机框架材料（MOFs）在储氢方面具有很大的潜力。
MOFs具有高度可调性，表面积大，孔径大小可调，能够提供更好的吸附效果。
此外，碳材料，如活性炭、石墨烯等，也是一种常见的吸附剂。
通过改变碳材料的结构和表面性质，可以提高其吸附氢气的能力。
第二种储氢材料是吸收剂。
吸收剂是指能够将氢气通过化学反应吸收到其内部结构中的材料。
一种典型的吸收剂是金属氢化物。
金属氢化物可以将氢气转化为金属氢化物，并在需要时释放出氢气。
近年来，一种新型的金属氢化物材料，即主族金属氢化物（如LiH、MgH2等），显示出了较高的储氢能力。
此外，还有其他吸收剂，如复合材料和拓扑结构材料，也显示出潜在的储氢性能。
第三种储氢材料是反应剂。
反应剂是指能够通过与氢气发生化学反应来储存氢气的材料。
一种常见的反应剂是金属合金。
金属合金通常由两种或多种金属的混合物组成，能够与氢气发生反应，并在需要时释放出氢气。
例如，氢化镁镍合金是一种常用的储氢材料，具有较高的储氢能力。
此外，还有其他一些金属合金和复合材料被研究作为储氢材料。
总的来说，储氢材料的研究取得了一些进展，但仍然存在一些挑战。
首先，储氢能力仍然有待提高。
目前已有的储氢材料在储存密度和放氢速率方面仍然存在限制。
其次，储氢材料的稳定性和循环寿命也需要进一步改进。
一些储氢材料在反复循环后会失去其储氢性能。
此外，储氢材料的成本也是一个重要的考虑因素，需要寻找更便宜和可大规模生产的材料。
总之，储氢材料的研究进展为氢能源的开发和应用提供了基础。
通过进一步的研究和创新，相信储氢材料的储氢能力和性能将得到进一步的提高，为实现低碳经济和可持续发展做出贡献。
固体储氢材料的研究进展
化较难， 且 容 易 因Ｈ： ０和Ｏ 等 中毒 。 为 了克 ￣Ｔｉ Ｆ ｅ 储 氢 合 金
储氢 材料 的储 氢密 度 、 循环 寿命 、 对 杂质 的敏 感性和 活化 的难
易程 度等。 固体储 氢材料最大 的优点就是储 氢密度大 。 气态 氢或者液 态氢是 由氢分 子组成 ， 氢 分子之 间的平 均距离为 ０ ． ４ ５ ｎ ｍ。 存储
应用 的 可行性 ， 除 了研 究其 吸放氢 热 力学和 动 力学外 ， 还 包括
钛 系储 氢 合金 以Ｔ ｉ Ｆ ｅ （ ＡＢ型） 为代 表 ， 除Ｔ ｉ Ｆ ｅ 外， 其余 都
为ＡＢ ， 型Ｌ ａ ｖ ｅ ｓ 相。 目前 ， 很 多 金 属 化 合 物 都 可 以 做Ｎｉ — ＭＨ 蓄 电池 的 负极 ， 而Ｔｉ 合 金与Ｍｇ合 金是 研究 的重 点 。 钛 系合 金 对 吸 放 氢温 度要 求 较 低 ， 在 室 温 下 即可 进 行 。 Ｔｉ Ｆ ｅ储 氢 时 活
的 电化学 容量 ， 富 铈储 氢 合金具 有较 长 的循 环寿 命
。 稀
系储 氢合 金的制 备主 要采 用合金 熔炼 法 、 熔体 快淬 法 、 机械 合
在 使用过 程 中 ， 即使 采用 低密 度材 质的储 氢罐 也相 当笨 重 ， 同
金化法 、 气体雾化 法。 制备过程 中要使 合金分 散均 匀 ， 防止 偏 时 也存 在 一 定 的安 全隐 患 。 低 温液 化 储存 法需 要 将 气体 冷 却 析 现象 ， 不 同方法制 备 出的稀 土储氢合 金具 有不 同的特点 。 Ｎ－２ ５ ３℃ 以 下 ， 根 据Ｒｉ ｔ ｔ ｍａ ｒ ｖ ｏ ｎ Ｈｅ ｌ ｍｏ ｌ ｔ 和Ｕｌ ｒ ｉ ｃ ｈ Ｅ ｂ ｅ ｒ ｌ ｅ Ｌ ４ Ｊ １ ． ２钛系储氢材料 的 研究 ， 氢气 液化 消耗 的 能量 为所 储 存化 学能 的３ ０ ％。 为 了防 止液 态 氢挥 发 ， 对 液态 氢储 罐 的绝热性 要 求较 高 ， 这些苛 刻 的 条件 使低压液 态储氢 方式的应 用仅限于航 天领域 。 固体 储氢法 较前 两种方法 而言 ， 具有储 氢密度大 ， 安全 性能好 ， 便于 装载携 带等 优 点 ， 故而成 为研 究开 发的 重点 。 为 了衡量 储 氢材料 实 际
储氢材料的研究进展
储氢材料的研究进展储氢材料是指能够安全、高效地储存氢气的材料。
储氢技术是氢能源的关键技术之一，能够实现氢能源的大规模应用。
目前，储氢材料的研究进展主要集中在氢吸附材料、化学储氢材料和物理储氢材料三个方面。
氢吸附材料是利用物理吸附的方式将氢气吸附储存于材料中。
常见的氢吸附材料包括金属有机骨架材料（MOFs）、大孔材料、以及碳基材料等。
MOFs是由有机配体和过渡金属离子组成的晶态多孔材料。
由于其具有高比表面积和可调节的孔径大小，使其成为理想的氢储存材料。
大孔材料如金属有机配合物和多孔晶体材料，具有较大的孔径和孔容，能够提供更高的氢吸附容量。
碳基材料具有优异的热稳定性和化学稳定性，是一类常见的功底途材料，如碳纳米管和活性炭等。
化学储氢材料是将氢气通过化学反应储存在材料中。
该类材料包括金属氢化物、金属化合物和有机化合物等。
金属氢化物具有高储氢密度和可逆的吸放氢性能，但其储氢温度较高，不利于应用。
为此，研究者针对金属氢化物进行了一系列的改性，如添加催化剂、改变晶体结构和尺度效应等，以提高其储氢性能。
金属化合物如过渡金属硼化物、过渡金属卡宾化物等也具有较高的储氢容量和反应活性。
有机化合物如酰胺、石蜡和脂肪酸等也被研究用作化学储氢材料，其具有储氢容量大、反应温度低等优点，但其稳定性较差，需要进行改性以提高其循环寿命。
物理储氢材料是利用吸附、吸气和共存（吸气和吸附的结合）三种方式将氢气储存于材料中。
常见的物理储氢材料主要有活性炭、多壁碳纳米管等。
活性炭是一种多孔材料，具有高比表面积和可调节的孔径大小，能够通过物理吸附将氢气吸附储存于其表面或孔道中。
多壁碳纳米管是一种碳基纳米材料，具有极小的孔径和大的比表面积，能够通过吸附、蓄存和自发释放的方式储存氢气。
总结来说，目前储氢材料的研究进展主要集中在氢吸附材料、化学储氢材料和物理储氢材料三个方面。
随着科学技术的不断发展，研究者们正在不断寻求新的储氢材料，以提高储氢容量、降低温度和压力等方面的要求，为氢能源的应用提供更多的选择和可能性。
固体氢储存技术的研究进展与面临的挑战
固体 氢储 存 技 术 的研 究进 展 与面 临 的挑 战 ＊
王 英 ，唐 仁 衡 ，肖方 明 ，卢其 云 ，彭 能
（ 州 有 色金 属 研 究 院 稀 有 金 属研 究 所 ，广 东 广 州 ５Ｏ ５ ） 广 １ ６ １ 摘 要： 主要 论述 了 固体 氢 储 存 技 术 的 研究 进展 ， 介绍 了 广 州 有 色 金 属 研 究 院储 氢 技 术 的 研 究 现 状 ． 通
材
料
研
究
与
应
用
１２ Ａ Ｂ ． 型 稀 土 镁 基 合 金
段． 此外 ， 对合金进 行热 处理 也 可 以提高合 金 的储氢 量． 国内对 Ｖ基 固溶体 合金 的研 究 大 多集 中在 改善
Ａ Ｂ 型稀 土 镁 基 贮 氢 合 金 的储 氢 量 （ 量 分 。 质 数 ） １８ ～ １８ ， 大 于 ＡＢ 型 稀土 贮氢 合金 为 ． ．７ 远 。
而氢 的储存 是关键 ， 也是 目前氢 能应用 的技术 瓶 颈．
１ 稀土 系储 氢 合金
储氢 合金具 有 很强 的捕 捉 氢 的能 力． 一定 的 在
迄今 氢 的储 存技 术有 三 种 ， 一种 是 气 体氢 储 存技 第 术， 即将氢气 压缩后存 储在 高压容 器 中 ， 这种储 氢方 式 的缺点是钢瓶 储存 氢气 的容积小 ， 储氢量 小 ， 并且 有爆炸 的危险 ； 二种 是液态 氢储存 技术 ， 第 即将 氢气
和熔 盐 电脱 氧 法［ 等． 宏［ 对 Ｌ Ｎｉ ６ 王 ７ ａ 型储 氢 合 金
氢合金 及 Ｖ基 固溶体储 氢合 金 等类 型． 特别 值 得一 提 的是 ， 最近几 年 发展 起 来 的 配位 氢化 物 储 氢材 料
的 晶体结构 进行 了分 析 ， 为 合 金 的 晶胞 是 由 ３个 认
储氢材料调研报告
储氢材料调研报告
《储氢材料调研报告》
一、引言
随着全球资源问题日益凸显，氢能作为清洁能源备受瞩目。
储氢技术是氢能利用的重要环节，而储氢材料的发展则成为研究的热点。
本报告旨在对当前储氢材料的研究现状进行调研，为相关领域的科研人员和企业提供参考。
二、储氢材料概述
储氢材料是指能够吸附、吸收或储存氢气的材料。
它们可以通过物理吸附、化学吸附或固体溶解等方式储存氢气，并在需要时释放出来。
常见的储氢材料包括金属氢化物、碳纳米结构、金属有机框架、氢化物等。
三、储氢材料的研究现状
1. 金属氢化物
金属氢化物是最常见的储氢材料之一，可以通过调控合金组成和微观结构来提高其储氢性能。
目前，氧化镁基金属氢化物和LaNi5等金属氢化物的研究取得了一定的进展。
2. 碳纳米结构
碳纳米结构具有较大的比表面积和丰富的活性位点，是理想的储氢材料。
石墨烯、碳纳米管及其衍生物在储氢领域也受到了广泛关注。
3. 金属有机框架
金属有机框架是一类新型多孔材料，由金属离子和有机连接体组成，具有调控孔隙结构、化学稳定性和多种储氢机制的潜力。
四、展望与挑战
储氢材料的研究仍面临着诸多挑战，如储氢量、吸附/解吸温度、循环稳定性等问题亟待解决。
未来，通过材料设计、合成技术和储氢系统的完善，储氢材料有望取得更大的突破。
综上所述，储氢材料是实现氢能利用的关键环节，其研究现状及发展趋势将对氢能产业的发展产生深远影响。
我们期待通过这份调研报告，为相关领域的科研人员和企业提供有益参考，推动储氢材料的创新与应用。
储氢材料的研究进展
面及内部大的空腔使碳纳米管能吸附大量的氢，其高储氢 量、低质量密度和化学稳定性使其在车用储氢系统中具有 良好的应用前景。 受碳纳米管研究的启发，利用其它具有微纳米结构材料作 为纳不明贮米确氢纤。材维料和的TiS研2的究纳也米相管继等展。开关，于例微如纳M米oS材2、料B储N氢纳机米理管、尚
吸附贮氢。 化学法：无机化合物贮氢、有机液态氢化物 贮氢、金属氢化物贮氢、复杂氢化物(也称 络合物)贮氢
物理方法储氢
最简单、最常用的贮存方法是气态方式。贮存压力 低于17MPa，但体积密度较小(标准状态条件下为 0.089kg/m3)是该方法最严重的技术缺陷，其应 用范围也因此受到限制。即使已经研制能承受千 兆帕级(GPa)超高压的容器，但这种方法在运输和 使用过程中的安全隐患仍是人们担心和关注的问 题。 液态贮氢方式的体积密度高(70kg/m3)，但氢气的 液化需要冷却到(21K)的超低温下才能实现，但此 过程需要大量的能量，且成本高，条件苛刻，使 得液态贮氢技术也难以广泛应用，仅用于航天领 域。
优缺点：
LaNi5 初期氢化容易, 反应速度快,20 ℃时的 氢分解压仅几个大气压, 吸放氢性能优良。 LaNi5 储氢合金的主要缺点是镧的价格高, 循环退化严重, 易于粉化, 并且储氢量偏低， 只有1.4wt%左右。
• 但是由于其优异的吸放氢动力学性能，近 年来有仍很多对LaNi5合金改性来提高储氢 量的研究。主要改性方法是引入其它金属 元素，使LaNi5合金多元化。目前已研究的 三元系列主要有两类LaNi5-xMx(M=Al、 Mn、Cr、Fe、Co、Cu、Ag、pd、pt)和 R0.2LaO.8Ni5(R=Zr、Gd、Nd、Y、Th)。
固体储氢材料的研究进展
固体储氢材料的研究进展V ol.39 No.09 2019.09 船电技术|应用研究31 固体储氢材料的研究进展陈思安，彭恩高，范晶（武汉船用电力推进装置研究所，武汉430064）摘要：本文重点论述了几种固体储氢材料的研究进展，主要有物理吸附储氢材料、中空玻璃微球体储氢材料、金属基储氢合金材料以及无机非金属储氢材料，并介绍了储氢量、储氢机理、性能以及一些优缺点。
发现在众多固体储氢材料中，由于金属基储氢材料具有储氢量大，制备工艺成熟、安全并易于储存等优点，因此在目前是极具有应用优势的。
在最后总结了固体储氢材料的现状以及需要解决的问题，并展望了固体储氢材料在未来的发展发向。
关键词：储氢合金储氢材料固体储氢中图分类号：TB34；TQ116 文献标识码：A 文章编号：1003-4862（2019）09-0031-05Research Progress of Solid-State Hydrogen Storage Materials Chen Sian, Peng Engao, Fan Jing（Wuhan Research of Marine Electric Propulsion, Wuhan 430064, China ）Abstract: This paper focuses on the research progress of several kinds of solid-state hydrogen storage materials, including physical adsorption hydrogen storage materials, hollow glass microsphere hydrogen storage materials, metal-based hydrogen storage alloy materials and inorganic non-metal hydrogen storage materials. It introduces hydrogen storage capacity, hydrogen storage mechanism, performance and some advantages and disadvantages. It is found that among many solid-state hydrogen storage materials, metal-based hydrogen storage materials have great advantages in application becauseof their large hydrogen storage capacity, mature preparation process, safety and easy storage. In the end, the paper deduce from the current status of solid-state hydrogen storage materials and the problems that need to be solved, and looks forward to the future development tendency of solid hydrogen storage materials. Keywords: hydrogen storage alloys; hydrogen storage materials; solid-state hydrogen storage0 引言自从工业革命以来，我们的社会发展越来越迅猛，这是因为从蒸汽机到哈伯博斯工艺的重大发明，使我们对不可再生能源产生了更大的依赖，它们占世界能源供应的80％以上[1]。
固态储氢材料行业现状
固态储氢材料行业现状
固态储氢材料行业是研究和开发用于储存和释放氢气的固体材料
的领域。
固态储氢材料具有高能量密度、安全性高、易于携带等优点，被认为是未来氢能技术的重要发展方向之一。
以下是固态储氢材料行
业的现状：
1. 材料研发：固态储氢材料的研发主要集中在金属氢化物、碳
基材料和有机化合物等方面。
科研机构和企业投入大量资源进行材料
的合成、结构调控和性能优化的研究。
2. 技术挑战：固态储氢材料面临着储氢容量低、吸放氢速率慢、循环稳定性差等技术挑战。
解决这些问题需要在材料设计和制备工艺
上进行突破，提高储氢性能。
3. 产业化进展：固态储氢材料的产业化进展较为缓慢。
目前，
还没有大规模商业化的固态储氢材料产品上市。
然而，一些公司已经
开始推出具有潜力的固态储氢材料产品，并进行实际应用的试点。
4. 国际合作：固态储氢材料行业在国际上也存在着合作和竞争。
许多国家和地区都在加大对固态储氢材料研究和发展的支持力度，形
成了较为活跃的国际合作网络。
5. 未来发展：随着氢能经济的发展和氢能技术的成熟，固态储
氢材料行业有望迎来更广阔的市场机遇。
在解决技术难题、提高储氢
性能和降低成本的基础上，固态储氢材料有望实现商业化应用，并为
氢能产业的发展做出重要贡献。
氢储存技术的研究进展及展望
氢储存技术的研究进展及展望近年来，氢能作为一种清洁能源备受关注。
然而，由于氢气本身具有极低的密度和高的易燃性，氢储存一直是限制其广泛应用的主要难题。
因此，人们对氢储存技术的研究一直没有停止。
本文将就氢储存技术的研究进展及未来展望进行探讨。
一、氢储存技术的发展现状目前，氢储存技术主要包括物理吸附、化学吸附、氢化物储氢和液态氢储存四种类型。
（一）物理吸附物理吸附是利用固体吸附氢气的方式来实现储氢的，它的主要载体是活性炭、金属有机骨架材料、多孔氧化物等。
相较于其他类型的储氢技术，物理吸附具有更高的储氢密度和更好的安全性能。
（二）化学吸附化学吸附是通过吸附剂和氢气反应来实现氢气的储存的一种方法。
化学吸附常用的物质为金属有机骨架材料、氧化物和金属化合物等。
与物理吸附不同，化学吸附不需要高压气体来储存氢气，因此它在一定程度上降低了储氢系统的压力。
（三）氢化物储氢氢化物储氢是利用氢化物储存氢气的方法。
氢化物可以分为金属氢化物和非金属氢化物两种类别。
其中，金属氢化物的储氢密度更高，但是其氢化反应是可逆的，使得循环溢出成为了储氢过程的复杂部分。
（四）液态氢储存液态氢储存是利用液态氢作为储存介质的技术。
由于液态氢密度高，因此它的储氢效率也更高。
不过，液态氢需要在极低温下储存，因此储氢设施需要复杂的加热和冷却系统。
二、氢储存技术的未来展望（一）发展方向当前，氢储存技术的研究方向主要有以下两个方面：1、利用电化学、热解和表面改性等技术，改善储氢材料的吸附、储存和释放能力，提高储氢密度和储氢效率；2、开发新的氢储存技术，以达到更高的储氢密度和更佳的安全性。
（二）瓶颈问题目前，氢储存技术还存在一些瓶颈问题，主要包括以下几个方面：1、材料成本高：氢储存材料的研发需要投资大量资金，因此材料的成本很高；2、材料的稳定性：很多材料对氧和水蒸气敏感，因此在使用过程中需要特殊的处理；3、储氢密度：目前氢储存材料的储氢密度还远远低于理论值，需要继续加大研究和改进力度；4、储氢速度：氢储存材料的储氢和释放速度还不够快，需要加强研究；5、安全问题：氢气具有极低的点火能力和爆炸性，因此氢储存系统需要特殊的安全措施。
固态储氢技术：原理、趋势与市场前景分析
固态储氢原理
1. 固态储氢的原理与特点，包括储氢能力、稳定性、动力学特性等方面； 2. 固态储氢技术的研究现状与发展趋势，包括材料研究、储氢系统设计、储 氢性能测试等方面； 3. 固态储氢技术在氢能产业及其他领域中的市场前景，包括汽车工业、能源 存储、移动能源等方面。
储氢原理及分类
Principle and classification of hydrogen storage
市场前景分析
Market Prospect Analysis
原理分析
1. 固态储氢原理：固态储氢是指将氢气以化合物形式储存在固体材料中，包括金属氢化物、碳基材料、层状材料等。其中，金 属氢化物被广泛应用于固态储氢材料中。其原理是利用金属原子和氢原子之间的化学反应，形成金属氢化物并释放出氢气。 2. 固态储氢发展趋势：随着全球对清洁能源的需求不断增加，固态储氢技术得到了越来越广泛的关注和应用。未来，固态储氢 技术将不断优化和升级，材料的储氢性能、储氢密度和循环寿命等方面将得到进一步提升。 3. 固态储氢市场前景分析：固态储氢技术具有广阔的市场前景，包括汽车、航空、能源储备等领域。未来，固态储氢材料将逐 步替代传统储氢材料，成为储氢领域的主流技术，市场规模将不断扩大。
固态储氢材料研究进展
Research progress in solid-state hydrogen storage materials
固态储氢原理
1. 的主要方法包括化学储氢和物理储氢两种。化学储氢是通过化学反应来将氢气储存在材料中，常见的是氢 化物储氢技术；物理储氢是利用高压或低温等条件将氢气储存在材料内部或表面，常用的材料包括多孔材料和碳 纳米管等。
固态储氢原理
固态储氢是指将氢气通吸附、吸附/化学反应等方式储存于固体材料中，实现氢气的固态化。固态储氢的材料主要包括金属有机骨架材料、多 孔材料和氟化合物等，这些材料因其较大的比表面积和孔隙结构能够有效吸附储存氢气。固态储氢技术在氢能源储存上具有很大前景，主要优势 包括氢的储存密度高、安全性高、使用和运输方便以及环保等。
固体储氢材料研究进展
固体储氢材料研究进展固体储氢材料是一种重要的氢能源技术，可用于储存和释放氢气，在氢能源的开发和利用中发挥着关键性作用。
目前，研究人员正在不断探索和开发各种固体储氢材料，以提高储氢性能和降低成本。
本文将主要介绍固体储氢材料的研究进展，包括材料种类、储氢机制、性能评价和未来发展方向。
1.固体储氢材料的种类目前，固体储氢材料可以分为以下几类：金属氢化物、金属氮化物、金属硼化物、金属碳化物和有机氢储存材料等。
其中，金属氢化物是最常见的固体储氢材料，包括锂氢化物、镁氢化物、钠氢化物等。
这些材料都具有高储氢容量和较低的解吸温度，是目前研究的热点材料之一2.固体储氢机制固体储氢材料的储氢机制主要有吸附、物理吸附和化学吸附三种方式。
吸附是指氢气在固体表面以物理吸附形式吸附，主要由范德华力引起；物理吸附是指氢气通过排斥力作用分子吸附在基体表面；化学吸附是指氢气通过化学键形式与基体表面结合。
不同的固体储氢材料具有不同的储氢机制，需要根据具体情况选择适合的材料。
3.固体储氢性能评价评价固体储氢材料的性能通常包括储氢容量、解吸温度、吸附/解吸速率和循环稳定性等指标。
高储氢容量和低解吸温度是固体储氢材料的两个重要性能指标，可以直接影响材料的应用效果。
吸附/解吸速率和循环稳定性则影响材料的实际应用场景，需要进行全面的评估和优化。
4.固体储氢材料的未来发展方向固体储氢材料的研究方向主要包括以下几个方面：一是提高储氢容量和降低解吸温度，通过合成新型材料或调控表面结构提高固体储氢材料的性能；二是提高吸附/解吸速率和循环稳定性，通过设计合理的储氢系统和优化反应条件改善材料的性能；三是降低成本和提高可持续性，研究低成本、高效率的制备方法和可再生能源驱动的固体储氢系统。
总的来说，固体储氢材料是氢能源领域的重要技术之一，其研究进展不仅可以推动氢能源的发展，也可以促进环境保护和可持续发展。
未来，研究人员将继续努力，不断探索新的固体储氢材料，并提高其性能和应用效果，为氢能源的商业化应用做出贡献。
固体储氢材料研究进展
固体储氢材料研究进展马通祥;高雷章;胡蒙均;胡丽文;温良英;扈玫珑【摘要】Hydrogen as a promising clean energy has received more and more attention,and the key to the devel-opment and utilization of hydrogen energy is to solve the problem of hydrogen storage.The traditional high-pressure gas hydrogen storage is poor in safety and low in hydrogen storage.Low-temperature liquefied hydro-gen storage not only requires high thermal insulation storage tank,but also has high hydrogen storage energy consumption.Since the solid hydrogen storage materials can do well to solve these problems,they have become the main research direction of hydrogen storage technology at present.At present,the main solid-state hydro-gen storage materials are alloy hydrogenstorage,carbonaceous materials for hydrogen storage and complex hy-drogen storage.In this article,the hydrogen storageprinciple,characteristics,research status and problems to be solved of various hydrogen storage materials are focused on,and the development direction of hydrogen stor-age materials was pointed out.%氢能作为一种极具发展潜力的清洁能源受到了越来越多的关注,而开发利用氢能的关键是解决氢气的储存问题.传统的高压气态储氢安全性差、储氢量小;低温液化储氢不仅需要高绝热的储存罐,而且储氢能耗很高.由于固体储氢材料能够很好的解决这些问题,成为了目前储氢技术研究的主要方向.目前主要的固体储氢材料有合金储氢、碳质储氢和络合物储氢,重点讨论了各类固体储氢材料的储氢原理、特点、研究现状及待解决的问题,并指出了其发展方向.【期刊名称】《功能材料》【年(卷),期】2018(049)004【总页数】6页(P4001-4006)【关键词】氢能;储氢合金;储氢性能;研究现状;发展趋势【作者】马通祥;高雷章;胡蒙均;胡丽文;温良英;扈玫珑【作者单位】重庆大学材料科学与工程学院,重庆400044;重庆大学材料科学与工程学院,重庆400044;重庆大学材料科学与工程学院,重庆400044;重庆大学材料科学与工程学院,重庆400044;重庆大学材料科学与工程学院,重庆400044;重庆大学材料科学与工程学院,重庆400044【正文语种】中文【中图分类】TG1390 引言由于传统能源的日益匮乏以及生态污染程度的加剧，世界各国加强了对新能源的探索和研究，氢能作为一种高效清洁的二次再生能源受到了人们广泛的关注。
氢储存材料研究新进展
氢储存材料研究新进展近年来，随着能源危机和环境污染日益严重，全球范围内探索并发展清洁能源已成为不可避免的趋势。
而氢能作为一种清洁能源，具有燃烧后只释放水、环境与健康无污染、能量密度高等特点，备受瞩目。
然而，氢能源的利用还存在很多技术难题，如氢的储存问题。
近年来，氢储存材料研究一直是氢能源领域的热门话题，新材料的不断研究和开发有望为氢能源的发展提供新的突破口。
一、氢的储存瓶颈氢气由于具有很强的弛豫作用，单纯地以高压的方式储存氢气并不是一种有效的方式。
而目前研究最多的氢储存材料有固态储氢材料(包括金属氢化物、高级别金属有机骨架材料、多酚类材料等)、C类结构材料和液态储氢材料等。
固态储氢材料具有能量密度高和安全性能好的优势，但它们的工作温度一般较低、重量较大，其中的过渡金属氢化物还存在极限储氢量低、循环稳定性差的问题。
C类结构材料(如淀粉)虽然具有比较好的储氢效果，但其储存量有限，放氢周期长。
液态储氢材料具有很高的储氢密度，但需要较低的温度和较高的氢气压力才能使氢在其内部被储存，造成使用上较为困难。
因此，如何研发低成本、高效、高稳定的氢储存材料，是氢能源发展面临的重要挑战。
二、新型氢储存材料研究进展为了解决固态储氢材料的问题，有学者开始尝试将过渡金属氢化物与有机框架材料同步利用，形成新型材料。
近日，美国加州理工学院Song Jin教授领导的团队，设计了新型的MgScNi-HH(Magnesium Scandium Nickel Hydrogen High-Entropy Hydride)固态氢存储材料，其储氢量相较现有的铁／铁系氢化物模型材料增加了28%，远高于商用的氢储存材料。
同时，经过多次放氢循环测试，这种材料仍能保持较高的储氢容量，具有较高的循环稳定性能。
、一种新型的醛化物材料，也备受关注。
美国劳伦斯伯克利国家实验室研究人员开发了一种新型多孔几何醛化物储氢材料，其比表面积达到了500平方米/克，储氢容量可达到7.5 wt%，这意味着每克材料可以储存接近一毫升液态氢，仅需低于驾驶席底下氢气储存量上限的三分之一的空间，同时循环稳定性好。
低压固态合金储氢
低压固态合金储氢低压固态合金储氢是一种新型的储氢材料，具有高储氢容量、低压储氢能力和优良的氢解吸动力学性能。
它能够将氢气吸附在固体材料中，在低压下稳定储存。
这一技术对于氢能源的发展和应用具有重要意义，因此在相关领域得到了广泛关注和研究。
以下是一些相关参考内容介绍：1. 低压固态合金储氢的原理和机制：低压固态合金储氢的基本原理是利用合金材料的特殊结构和化学反应来吸附和储存氢气。
合金材料中的金属或合金吸附氢气，形成氢固溶体或金属氢化物。
合金材料的晶格结构和电子状态改变，使得氢气在低压下稳定地储存。
通过调控合金成分、晶格结构和材料表面性质等方式，可以提高储氢容量和改善储氢性能。
2. 低压固态合金储氢材料的种类：目前已经发现了许多适用于低压固态合金储氢的材料，如金属合金、金属氢化物、过渡金属硼化物等。
金属合金具有良好的吸附和解吸性能，而金属氢化物具有较高的储氢容量。
过渡金属硼化物因其特殊结构和化学反应性能，成为低压固态合金储氢材料的研究热点。
3. 低压固态合金储氢技术的进展和挑战：过去几年，低压固态合金储氢技术取得了一系列重要的研究进展。
研究人员通过合金材料的合成、表征和储氢性能的评估，提高了储氢容量和储氢速率。
然而，该技术还面临着一些挑战，如合金材料的稳定性、循环寿命和氢解吸动力学等方面仍需进一步改进。
4. 低压固态合金储氢的应用前景：低压固态合金储氢技术在氢能源存储和利用领域具有广阔的应用前景。
它可以提供可靠、高效的氢能源储存方式，应用于氢燃料电池、氢气储存和供应系统等。
此外，低压固态合金储氢技术还可以应用于氢能源车辆和移动设备中，实现清洁、可持续的能源供应。
5. 低压固态合金储氢技术的发展趋势：随着对可再生能源的需求增加和氢能源的推广，低压固态合金储氢技术将得到更多的关注和应用。
未来的发展趋势包括优化合金材料的结构和成分，提高储氢性能和循环寿命；开展基于机器学习和模拟计算的高通量材料筛选和设计；探索新型合金材料和化学反应机制，实现更高效的储氢和释氢过程等。
固体储氢可行性研究报告
固体储氢可行性研究报告本报告旨在对固体储氢技术的可行性进行深入研究，包括固体储氢材料的选择、储氢性能评价、储氢系统设计等方面的内容。
通过对固体储氢技术的研究分析，探讨其在未来氢能源应用中的潜在价值和发展方向。
一、固体储氢技术概述固体储氢技术是指利用固体材料将氢气进行吸附或化学吸收，实现氢气的储存和释放。
固体储氢材料一般包括金属氢化物、金属有机框架（MOFs）、多孔有机聚合物（POMs）等。
这些材料具有较大的比表面积和孔容，能够吸附大量氢气分子，并且具有快速的吸附和释放速度。
固体储氢技术相比于传统的液态氢或压缩氢气储存技术具有诸多优势：1. 高储氢密度：固体储氢材料具有较高的比表面积和孔容，能够吸附更多的氢气分子，实现高容量的氢气储存；2. 安全性高：固体储氢材料对氢气具有较高的吸附能力，能够有效减少氢气泄漏的风险，提高储氢系统的安全性；3. 便于运输和储存：固体储氢材料通常为固态或粉末状，便于运输和储存，不需要额外的压缩和液化设备。
二、固体储氢材料的选择在固体储氢技术中，选择合适的储氢材料是关键的一步。
固体储氢材料一般要求具有以下性能：1. 较高的氢气吸附量：固体储氢材料应具有较高的氢气吸附容量，以实现高效的氢气储存；2. 快速的吸附和释放速度：固体储氢材料应具有快速的氢气吸附和释放速度，以提高储氢系统的效率；3. 良好的循环稳定性：固体储氢材料应具有良好的循环稳定性，能够经受多次吸附和释放循环的检验。
常用的固体储氢材料包括金属氢化物、金属有机框架（MOFs）和多孔有机聚合物（POMs）等。
其中，金属氢化物具有较高的氢气吸附量和循环稳定性，但存在吸附和释放速度较慢的问题；MOFs具有较高的比表面积和孔容，能够实现高效的氢气吸附与释放；POMs具有良好的化学稳定性和循环稳定性，是一种有潜力的固体储氢材料。
三、固体储氢性能评价固体储氢材料的性能评价是固体储氢技术研究的重要内容之一。
常用的固体储氢性能评价指标包括氢气吸附量、吸附和释放速度、循环稳定性等。
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态储氢能很好的解决传统储氢技术储氢密度低和安全 系数差的问题,储 氢 时 使 氢 气 与 材 料 反 应 或 吸 附 于 材 料中,需要用氢 时 再 将 材 料 加 热 或 减 压 释 放 氢 气. 固 态储氢材料的储氢密度是相同温度压力条件下气态储 氢的１０００倍左右,而且吸放 氢 速 度 适 宜,具 有 高 度 的 安全性 . [１] 目前所采用的固态储氢材 料 主 要 有 合 金 储 氢 材 料 、碳 质 储 氢 材 料 、络 合 物 储 氢 材 料 等 . 对 于 储 氢 材 料 性 能 的 分 析 主 要 考 虑 ４ 个 方 面 :储 氢 质 量 分 数 高 , 易 活 化 ;吸 放 氢 动 力 学 和 热 力 学 性 能 好 ;吸 放 氢 可 逆 性 好 、滞 后 小 、循 环 寿 命 好 ;原 料 储 量 大 、成 本 低 廉 .
储存问题.传统的高压气态储氢安全性差、储氢量 小;低 温 液 化 储 氢 不 仅 需 要 高 绝 热 的 储 存 罐,而 且 储 氢 能 耗 很
高.由于固体储氢材料能够很好的解决这些问 题,成 为 了 目 前 储 氢 技 术 研 究 的 主 要 方 向. 目 前 主 要 的 固 体 储 氢
材 料 有 合 金 储 氢 、碳 质 储 氢 和 络 合 物 储 氢 ,重 点 讨 论 了 各 类 固 体 储 氢 材 料 的 储 氢 原 理 、特 点 、研 究 现 状 及 待 解 决 的
１ 储 氢 材 料 种 类
１．１ 合 金 储 氢 材 料 合金储氢材料是通过金属氢化物的形式来将氢气
储存在合金中.合金储氢材料能在一定的温度和氢气 压 力 下 ,发 生 放 热 反 应 吸 收 氢 气 生 成 金 属 氢 化 物 ,并 在 加热的情况下发 生 吸 热 反 应 释 放 所 吸 收 的 氢 气,不 同 材料的反应温度和压强是不同的.其吸收氢气的微观 机理(如 图 １ 所 示)是 氢 分 子 首 先 吸 附 在 金 属 表 面,随 着氢键断裂而解 离 成 氢 原 子,氢 原 子 通 过 内 部 扩 散 进 入金 属 原 子 的 间 隙 形 成 金 属 固 溶 体(称 为 α相),之 后 固溶体中的氢原 子 进 一 步 向 金 属 内 部 扩 散,达 到 固 溶 转化 为 化 学 吸 附 的 活 化 能 后 从 而 形 成 氢 化 物 (β 相 )[２].
储氢 合 金 的 吸 放 氢 热 力 学 通 常 用 pＧcＧT 曲 线 图 (图２)来表示.横坐标 为 固 相 中 氢 原 子 与 金 属 原 子 之 比,纵坐标 为 氢 压. 其 中 OA 段 为 α 相 形 成 的 阶 段; AB 段为α相转化为β相的阶段,在一定温度下平衡氢 压近似恒定,因此 AB 段又通常被称为平台区域,此区 间表示有效的 储 氢 容 量;B 点 之 后 α 相 全 部 转 化 为 β
马通祥 等:固体储氢材料研究进展
文 章 编 号 :１００１Ｇ９７３１(２０１８)０４Ｇ０４００１Ｇ０６
固体储氢材料研究进展∗
ห้องสมุดไป่ตู้
０４００１
马通祥,高雷章,胡蒙均,胡丽文,温良英,扈玫珑
(重庆大学 材料科学与工程学院,重庆 ４０００４４)
摘 要 : 氢 能 作 为 一 种 极 具 发 展 潜 力 的 清 洁 能 源 受 到 了 越 来 越 多 的 关 注 ,而 开 发 利 用 氢 能 的 关 键 是 解 决 氢 气 的
传统的氢能储存方式主要有高压气态储氢和低温 液态储氢.高压气态储氢是通过高压将氢气压缩于高 压容器中来实现 氢 气 的 储 存,这 种 储 存 方 式 充 放 氢 速 度 快 且 过 程 可 控 ,可 以 在 室 温 下 进 行 ,但 需 要 笨 重 的 耐 压容器,并且在 运 输 的 过 程 中 存 在 着 安 全 隐 患. 气 瓶 中加压到１５０个 大 气 压 的 氢 气,储 存 的 质 量 也 不 及 气 瓶质量的１％ (质 量 分 数),储 氢 效 率 低. 目 前 新 型 高 压气瓶采用铝合金或塑料作为内胆来进一步减轻气瓶 的 质 量 ,并 在 内 胆 上 缠 绕 碳 纤 维 来 提 高 气 瓶 的 强 度 ,储 氢压力可以达到３５~７５ MPa,储氢质量分数可以提高 到５％~７％(质量分数),但 安 全 性 始 终 未 得 到 很 好 的 解 决 ,能 否 开 发 出 性 能 优 良 、安 全 系 数 高 的 储 氢 容 器 成 为气态储氢能否 应 用 的 关 键;低 温 液 态 储 氢 是 在 低 温 条件下(－２５２．７ ℃ 以 下)将 氢 气 液 化 后 放 入 高 绝 热 的 杜瓦容 器 中 储 存,储 氢 质 量 密 度 可 达 ５．５％ (质 量 分 数),其优点是 储 氢 容 器 体 积 小、液 氢 体 积 密 度 高. 但 其液化氢的能耗 较 大,氢 液 化 消 耗 的 能 量 约 是 所 储 氢 能燃烧热值 的 ４０％,并 且 对 储 罐 的 绝 热 要 求 高,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.液态储氢主要可以应用于火箭发动机的液体推进 器 ,但 却 因 储 氢 的 成 本 过 高 ,难 以 实 现 大 规 模 应 用 .
问 题 ,并 指 出 了 其 发 展 方 向 .
关 键 词 : 氢 能 ;储 氢 合 金 ;储 氢 性 能 ;研 究 现 状 ;发 展 趋 势
中 图 分 类 号 : TG１３９
文 献 标 识 码 :A
DOI:１０．３９６９/ji．ssn．１００１Ｇ９７３１．２０１８．０４．００１
０ 引 言
由于传统能源的日益匮乏以及生态污染程度的加 剧 ,世 界 各 国 加 强 了 对 新 能 源 的 探 索 和 研 究 ,氢 能 作 为 一种高效清洁的二次再生能源受到了人们广泛的关注. 对氢能的开发利用主要包括制备、储存、运输和应用４个 方 面 ,其 中 核 心 的 环 节 是 氢 气 的 储 存 问 题 ,如 何 高 效 安 全的储存氢气是目前氢能利用的一个主要瓶颈.