镁碳纳米复合储氢材料的研究
南开大学科技成果——氢能源车用纳米结构镁基合金复合储氢材料
南开大学科技成果——氢能源车用纳米结构镁基合
金复合储氢材料
项目简介针对车载氢能源的难题，开展纳米结构镁基合金复合材料储氢研究，特别开展了Mg纳米线的储氢性能研究。
MgH2（7.6wt%H2）是理想的轻质储氢材料之一，但其缓慢的吸放氢动力学和相对高的操作温度，限制了它的发展。
为了改善镁基材料的储氢性能，通过气相传输的方法制备了不同形貌的Mg纳米线。
结果表明，改变载气流速、传输温度和沉积基底，可以控制Mg纳米线的长度和直径。
测试结果显示，Mg纳米线降低了脱附能垒，改善了热力学和动力学性能。
实验结果显示，直径为30-50nm的Mg纳米线具有良好的可逆储放氢性能。
理论计算：MgH2纳米线直径与放氢热力学性能
实验研究：Mg/MgH2纳米线直径与其吸/放氢活化能
部分实验样品 研究成果发表在J.Am.Chem.Soc.，J.Phys.Chem.C ，pds 等期刊上，授权发明专利2项。
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。
纳米材料在储氢材料中的应用研究
纳米材料在储氢材料中的应用研究随着全球能源危机的日益严重，寻找新型的清洁可再生能源已成为全球人民的共同关注点。
其中，氢能源作为一种绿色、高效的能源形式，备受关注。
然而，氢能源的储存和运输一直是限制其广泛应用的主要难点之一。
传统的气体和液态氢储存方式在储存密度、安全性和可靠性等方面存在诸多问题。
近年来，纳米材料在储氢材料中扮演着越来越重要的角色，被认为是一种重要的氢储存方法。
本文将介绍纳米材料在储氢材料中的应用研究进展。
一、氢能源储存问题氢能源具有高效、清洁、环保等多种优点，是未来燃料的主要候选者之一。
然而，氢能源的储存和运输是目前亟需解决的问题。
传统的气体和液态氢储存方式存在容器体积大、储存密度低、易燃等诸多问题，因此被认为不是可持续的氢储存方法。
而化学吸附和物理吸附则是目前可行的氢储存方案之一。
二、纳米材料储氢原理纳米材料储存氢气的原理主要是物理吸附和化学吸附。
在物理吸附中，氢分子在纳米材料表面被吸附；而在化学吸附中，氢分子与纳米材料中的原子强烈相互作用，形成氢化物。
纳米材料的储氢密度与其表面积有关。
表面积越大，储氢量就越大。
因此，采用纳米材料作为储氢材料可以增加储氢密度，在保持储氢安全的前提下实现高效的储氢。
三、纳米材料在储氢中的应用研究1.金属有机骨架储氢金属有机骨架是一种由金属离子和有机配体组成的三维网状结构。
研究发现，金属有机骨架具有良好的储氢性能。
例如，Mg(OH)-BTB（BTB为2,3,6,7,10,11-三苯基二氮并[1,2-b:4,5-b']二嘧啶的缩写）材料具有较高的氢吸附容量和吸附热，是一种理想的氢储存材料。
2.纳米孔道材料储氢生物学家正在对许多纳米孔道材料开展深入研究。
目前，已开发出许多独特的纳米孔道材料，例如碳纤维、氧化锆等。
这些材料具有很高的表面积和孔体积，因此可以容纳大量的氢分子。
研究发现，一些材料，如MIL-101材料，可实现高达5.5 wt%的氢储存容量。
储氢材料的研究与发展前景
目录1. 前言 (3)2. 储氢材料 (4)2.1金属储氢材料 (4)2.1.1镁基储氢材料 (5)2.1.2钛基（Fe-Ti）储氢材料 (8)2.1.3稀土系合金储氢材料 (9)2.1.4锆系合金储氢材料 (10)2.1.5金属配位氢化物 (11)2.2碳质储氢材料 (11)2.3液态有机储氢材料 (12)3. 储氢方式 (14)3.1气态储存 (14)3.2液化储存 (14)3.3固态储存 (15)4. 氢能前景 (15)参考文献 (17)储氢材料的研究与发展前景摘要：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, 如镁基储氢材料钛碳基储氢材料、稀土储氢材料、碳质储氢等材料的研究进展、发展前景和方向。
关键字：储氢材料，储氢性能，储氢方式，发展前景1.前言当今世界, 化石燃料储量正在迅速减少, 现存储量不能满足日益增长的需求。
目前世界能源的80%来源于化石燃料, 但化石燃料的使用产生了大量有害物质, 对环境造成巨大影响。
因此, 加速能源系统向可再生能源转换以适应当前和未来世界能源需求, 是迫切需要解决问题。
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。
碳复合纳米材料储氢性能研究进展
的储氢量 ， 其储 氢质 量分数 分别 为 ５ ３ ％， ６ ７ ％， １ １ ％。虽然结果喜人 ， 但其他一些研究 者经 过多
次尝试却无法重现该结果 ， 故对此提出质疑 ， 不过 对 石墨 纳 米 纤 维 储 氢 性 能 的研 究 却 没 有 因此 停
止， 目前 测得 的储 氢 质 量 分数 在 １ ％到 １ ５ ％ 之 间 变化 卜‘ 。 ］ ， 导 致 这 些 变 化 的 主要 原 因 是 实 验 方 法、 样 品制备 和加 工条件 及测 试方 法 的差 异 ¨ 。 Ｋ ｉ ｍ等¨ 通过 化 学 还原 法 将 Ｐ ｔ 纳 米粒 子 引 人石 墨纳 米 纤 维 中 ， 研 究 了 质量 分数 为 １ ． ３ ％ ～ ７ ． ５ ％的 Ｐ ｔ 掺 杂量对 石 墨纳米 纤 维储 氢 性 能 的影
纳米 管 、 碳 纳米 纤维 及 活性炭 纤维分 别 加人 Ｍ ｇ Ｈ
被认为是未来最有 发展前景的新型能源之一 ， 但 现 阶段 在 氢能 的开 发和利 用方 面还 存在 ３个 主要 问题 ， 即氢 能 的制 取 、 储 存 运输 和应 用 … ， 其 中 以 储存运输最为关键。 目 前研究 的储氢材料主要有 镁 基储 氢 材料 、 金属 有机 框架 材料 、 有机 化合 物材
料、 碳基 纳 米材 料等 ， 其 中碳基 纳米 材料 可循 环使
中， 测试其脱氢性能 ， 结果表明添加碳纳米纤维时
效果 最好 。通 过 添 加 碳 纳 米 纤 维 ， Ｍｇ Ｈ：的 分 解
温度从 ３ ６ ０℃降至 ３ ２ ２℃， 而且 ５ ％ 的碳纳米纤 维的添加还能提高 Ｍ ｇ Ｈ 的分解速率 ， 在３ ０ ０ ｏ Ｃ 条件 下 完 全 分 解 只 需 ２ ０ ｍ ｉ ｎ ， 比未 添 加 时 少 用
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。
纳米材料在氢气储存中的应用研究
纳米材料在氢气储存中的应用研究一直是材料科学领域备受关注的热点之一。
随着能源存储和转化技术的迅速发展，氢气作为一种清洁、高效能源的重要载体，在氢燃料电池、氢能源存储等领域具有巨大的潜力。
然而，氢气的低密度和高压储存的困难性限制了其在实际应用中的广泛推广。
纳米材料的独特结构和性能使其成为解决氢气储存难题的有力工具。
本文将从纳米材料在氢气吸附、贮存和释放等方面的应用研究进行探讨，旨在深入分析纳米材料在氢气储存中的潜在机制和挑战，为相关领域的研究提供新的思路和方法。
一、纳米材料在氢气储存中的应用现状近年来，科研人员对纳米材料在氢气吸附、贮存和释放方面的研究取得了许多重要进展。
纳米材料具有较高的比表面积和丰富的表面活性位点，可以提高氢气的吸附和贮存效率。
例如，纳米孔道结构材料、纳米合金材料、纳米多孔材料等均显示出良好的氢气储存性能。
纳米材料的优异性能主要源于其尺寸效应、表面效应和量子效应等方面的特点。
通过调控纳米材料的结构和组成，可以有效提高其氢气储存性能，为氢能源的应用和推广提供了可靠的技术支持。
二、纳米材料在氢气吸附方面的研究进展纳米材料在氢气吸附方面的研究主要关注材料的吸附量、吸附速率和吸附能等性能。
纳米材料的高比表面积和孔隙结构能够有效增强氢气分子与材料表面的相互作用，提高氢气吸附量。
同时，纳米材料的多孔结构和导电性能也对氢气吸附性能有重要影响。
近年来，研究人员发现利用碳纳米管、石墨烯等纳米材料作为氢气吸附介质具有极大的潜力。
这些纳米材料不仅具有优异的吸附性能，还具备良好的导电性和机械性能，为实现高效的氢气储存和传输提供了新思路。
三、纳米材料在氢气贮存方面的研究进展纳米材料在氢气贮存方面的研究主要涉及材料的储氢容量、热力学稳定性和循环稳定性等性能。
纳米材料的孔隙结构和表面活性位点是影响其储氢容量的关键因素。
通过调控纳米材料的结构和成分，可以实现高储氢容量和快速的氢气释放速率。
此外，纳米材料的热力学稳定性和循环稳定性也是实现长周期稳定贮氢的重要保障。
镁基储氢材料
镁基储氢材料引言镁基储氢材料是一类能够储存氢气的材料，其中镁作为主要基底。
储氢材料的研究对于解决氢能源储存和利用中的关键问题具有重要意义。
镁基储氢材料因其高储氢容量、低储氢温度、良好的可逆性和丰富的资源等特点，受到了广泛关注。
本文将深入探讨镁基储氢材料的研究现状、关键问题以及未来发展方向。
研究现状镁基储氢材料的研究始于上世纪70年代，现如今已经取得了一系列重要进展。
根据其结构特点，镁基储氢材料可以分为金属镁、合金化镁和化合物镁三大类。
金属镁金属镁是一种典型的储氢材料，具有较高的理论储氢容量（7.6 wt%）。
然而，金属镁的储氢动力学性能较差，需要较高的温度和压力才能实现储氢和释放氢气。
近年来，研究人员通过微合金化、纳米化和掺杂等手段改善了金属镁的储氢性能，但仍存在储氢速率慢、反应活性差等问题。
合金化镁合金化镁是指将金属镁与其他金属元素形成合金，以改善储氢性能。
常用的合金化元素包括钛、钯、镍等。
与金属镁相比，合金化镁具有更高的储氢容量和较好的储氢动力学性能。
然而，合金化镁材料的制备成本较高，且存在着较大的环境和安全隐患。
化合物镁化合物镁是指镁与其他非金属元素形成的化合物，如氮化镁、碳化镁等。
化合物镁具有良好的储氢性能和较高的储氢容量，是目前研究的重点之一。
研究人员通过材料设计、结构优化等方法，克服了化合物镁的热稳定性和储氢动力学性能等问题，取得了一些突破性进展。
关键问题在镁基储氢材料的研究中，还存在一些关键问题亟待解决。
储氢容量镁基储氢材料的储氢容量仍然偏低，远不能满足实际应用的需求。
研究人员需要进一步提高储氢容量，以达到实用化的要求。
储氢动力学性能金属镁和合金化镁材料的储氢动力学性能相对较差，储氢反应速率较慢。
而化合物镁虽然具有较好的储氢动力学性能，但其反应温度较高。
因此，研究人员需要设计合适的催化剂和控制储氢反应条件，以提高储氢动力学性能。
储氢/释氢温度金属镁和合金化镁材料需要较高的温度才能实现储氢和释放氢气。
镁基储氢合金材料的性能及研究进展
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。
镁基储氢材料的性能及研究进展
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
镁基储氢材料一、引言随着能源和环境问题的日益严重，寻找可再生、清洁的能源已成为全球研究的热点。
储氢技术作为一种高效、环保的能源储存方式，备受关注。
而镁基储氢材料以其高密度、低毒性、丰富资源等优点，成为当前研究的热点之一。
二、镁基储氢材料的分类1. 金属镁及其合金金属镁及其合金是最常见的镁基储氢材料之一。
它们具有较高的理论储氢容量和较好的可逆性，但存在反应动力学慢和加工难度大等问题。
2. 镁纳米颗粒镁纳米颗粒是指直径小于100纳米的纳米颗粒。
它们具有极高的比表面积和活性，可以显著提高反应速率和吸放氢性能。
3. 镁基复合材料镁基复合材料是指将金属镁或其合金与其他材料（如碳纤维、陶瓷等）组合而成。
这种复合材料既具有原有材料的优点，又能够弥补其缺点，具有较好的储氢性能和机械性能。
三、镁基储氢材料的制备方法1. 机械球磨法机械球磨法是一种常用的制备镁基储氢材料的方法。
该方法通过高能球磨机将金属镁或其合金与其他添加剂混合，形成纳米颗粒或复合材料。
2. 溶液法溶液法是利用化学反应在溶液中制备镁基储氢材料的方法。
该方法可以控制反应速率和反应物比例，获得较好的控制性和均匀性。
3. 气相沉积法气相沉积法是一种利用化学气相沉积技术在高温下制备纳米颗粒或薄膜的方法。
该方法可以获得高纯度、高活性的镁基储氢材料。
四、镁基储氢材料的应用前景1. 新能源汽车随着新能源汽车市场不断扩大，对于高效、安全、环保的储氢技术需求也越来越大。
镁基储氢材料以其高密度、低毒性等优点，成为新能源汽车储氢技术的研究热点。
2. 能源存储镁基储氢材料可以作为一种高效、可再生的能源存储方式，应用于电力系统和微网等领域，具有广阔的应用前景。
3. 其他领域镁基储氢材料还可以应用于航空航天、光伏发电、水利水电等领域，具有广泛的应用前景。
五、结论镁基储氢材料作为一种高效、环保的能源储存方式，具有广阔的应用前景。
随着相关技术和制备方法不断改进和完善，相信镁基储氢材料将会得到更加广泛的应用。
镁基储氢材料的研究进展与发展趋势
*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。
镁基储氢材料的性能及其在氢能源中的应用
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。
碳纳米材料作为储氢材料相关
这些现象可由氢分子在孔中的局部密度分布来解释. 氢气在77 K 和 三个不同的压力p= 1121MPa, 4191 MPa, 1614 MPa 下的各个碳 管内的局部密度分布见图4. 从图4 可以看出, 在1121 MPa 的压力 下, 11225 nm 的碳管中的流体分子的第一层已经排满, 进一步的加 压只能使中心的一行分子的密度增加, 而这对分子数密度影响不大. 在2104 nm 和21719 nm 的碳管中, 当压力增加到4191 MPa 时, 最外层的已经接近排满, 而且第二层已经出现. 进一步增加压力对孔 内的分子数密度影响较小.
发现
1997年 , Dollin 等[3] 首先研究了单壁碳纳米管束的吸附储氢 能力, 并且发现在130 K 时储氢的重量百分比在5% ~ 10% 的范围 内, 接近或高于美国能源部的重量百分比为615 wt% 的目标. Ye 等 [ 4] 测量了高纯度的单壁碳纳米管束的吸附储氢能力, 他们发现在 80 K 和7 MPa 氢的存储能力高达8125 wt% , 并且在4 MPa 左右 氢的存储能力会有突然的升高. Liu 等[ 5]报道在300 K 和 1011MPa 的实验中发现碳纳米管束的储氢能力可达412 wt%
3 Dillon, A. C. ; Jones, K. M. ; Bekkadahl, T. A. ; Kiang, C. H. ; Bethune, D. S. ; Heben, M. J. Nature 1997,386 , 377. 4 Ye, Y. ; Ahn, C. C. ; Withem, C. ; Fultz, B. ; Liu, T. ;Rinzler, A. G. ; Colbert, D. ; Smith, K. A. ; Smalley, R.E. Appl . Phys . Lett . 1999, 74, 2307. 5 Liu, C. ; Fan, Y. Y. ; Liu, M. ; Cong, H. T. ; Cheng,H. M. ; Dresselhaus, M. S. Science 1999, 286 , 1127.
(完整版)镁基储氢材料发展进展
hydride(MgH
) synthesized by controlled reactivemechanical
Oelerich W, Klassen T, Bormann R. Metal oxides as catalysts for improved
sorption in nanocrystalline Mgbased materials. Journal of Alloys and
Deepa等
在环己烯中，通过反应球磨法制备了无烟煤-镁复合材料，
1273 K时析氢量为0.6%，由程序控制温度脱附仪联合质谱仪(TPD-MS)
认为其是由环己烯在球磨过程中脱除的。对球磨制得材料放氢后
结果表明，吸氢过程是可逆的，在室温和常压下快速吸收0.3%～
的氢气，球磨后结构没有完全饱和。卢国俭等[18]利用无烟煤制备微晶碳并
Kwon S, Baek S, Mumm D R. Enhancement of the hydrogen storge
of Mg by reactive mechanical grinding with Ni, Fe and Ti.
Varin R A, Czujko T, Wasmund E B, et al. Catalytic effects of various forms of
基储氢材料的进展
能量高，干净无污染的二次能源已经引起了人们的
，随着“氢经济”(以氢为能源而驱动的政治和经济)时代即将来临，
其中储存问题是制约整个氢能系统应用的关键步骤，在已经探明的储
金属氢化物储氢具有储氢体积密度大、安全性好的优势，比较容易操
运行成本较低，因此，金属氢化物技术的开发与研究近年来在世界各国掀起
储氢材料的研究与发展前景
储氢材料的研究与发展前景储氢材料是指能够将氢气吸附、储存并释放的材料。
随着氢能源的逐渐兴起和应用需求的增加，储氢材料的研究与开发已经成为当前材料科学与能源领域的热点之一、本文将重点讨论储氢材料的研究现状和发展前景。
目前，储氢材料主要分为三类：压缩氢、液化氢和吸附储氢。
其中，压缩氢和液化氢具有较高的储氢密度，但受到成本高、储运不便等限制。
吸附储氢则是当前研究重点，主要包括金属有机骨架材料（MOFs）、多孔有机聚合物（POPs）、碳纳米材料等。
这些材料通过氢与其孔隙内的空气发生相互作用，从而实现储氢效果。
在储氢材料的研究中，目前的重要挑战之一是提高储氢容量。
主要手段包括改进材料孔隙结构、增加储氢位点等。
例如，研究人员通过调控金属有机骨架材料的孔隙结构，成功提高了储氢容量。
此外，一些新型的材料如氮化硼、石墨烯等也被引入到储氢材料的研究中，以期获得更高的储氢密度。
另一个重要的研究方向是提高储氢材料的储氢/释放速度。
目前，储氢材料的储氢/释放速度较慢，限制了其在实际应用中的效能。
为此，一些研究者提出了改变材料结构、研究催化剂等方法来加速储氢/释放过程。
然而，这些方法仍然需要进一步的研究和改进才能得到实际应用。
除此之外，储氢材料的稳定性和可再生性也是研究的关键问题。
由于储氢过程的反复循环，材料容易发生变形、损坏等问题，影响其储氢性能。
为此，研究者需要通过改进材料结构、探索新的合成方法等手段提高材料的稳定性。
另外，材料的可再生性也是未来研究的重要方向。
一些研究人员提出了利用太阳能等可再生能源进行储氢的方法，以期实现清洁和可持续能源的应用。
总之，随着氢能源的发展和应用，储氢材料将在多个领域发挥重要作用。
目前，研究者们正致力于提高储氢材料的储氢容量、提高储氢/释放速度、加强材料的稳定性，并不断探索新的材料体系和合成方法。
相信随着技术的发展与进步，储氢材料在氢能源领域的应用前景必将变得更加广阔。
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。
纳米储氢材料的制备与应用研究
纳米储氢材料的制备与应用研究一、纳米储氢材料概述纳米储氢材料是指具有大比表面积、高密度氢质量、针状或多孔结构的材料。
目前常用的纳米储氢材料有活性炭、氧化物、金属有机骨架材料（MOF）等。
这些材料可以通过特定工艺制备，以提高其储氢性能，应用于氢能源存储、传输和利用等领域。
二、纳米储氢材料的制备1. 活性炭制备活性炭是一种常见的纳米储氢材料，制备方法通常包括碳化、氧化、活化等步骤。
其中，碳化是指将有机物转化为炭质材料的过程，氧化是指将碳质材料氧化为含氧组分的材料，活化是指在一定温度下用氧化剂或Carboneous源使材料表面溶解，形成大量孔洞。
2. 氧化物制备氧化物通常指金属或硅等元素与氧化合物形成的物质，如Al2O3、TiO2等。
在制备过程中，通常采用溶胶凝胶法或水热法等方法。
其中，溶胶凝胶法是指将有机物或无机物与水或其他环境中的物质混合，形成网状凝胶体后，经高温或高压缩成制品的方法。
水热法是指通过溶解金属离子并在一定温度下进行反应，形成氢氧化物或氧化物制品的方法。
3. 金属有机骨架材料制备金属有机骨架材料是一种通过金属离子与有机分子形成稳定的骨架结构，并在骨架空隙中填充储氢材料的材料。
目前，制备金属有机骨架材料的方法包括溶液或气相合成法、模板法、绿色化学法等。
三、纳米储氢材料应用研究1. 氢能源存储纳米储氢材料在氢能源存储中具有广泛应用。
目前，纳米储氢材料在氢气液化、压缩和固态储氢等多种形式的氢储存中都得到了应用。
例如，在氢气液化中，富勒烯和活性炭等材料可以作为填充材料来提高氢气的密度；在氢气压缩中，金属有机骨架材料可以作为填充材料来提高氢气储存密度。
2. 氢能源传输纳米储氢材料在氢能源传输中也得到了应用。
目前，在氢燃料电池技术中，纳米储氢材料可以作为电极材料来提高燃料电池的效率和稳定性。
3. 氢能源利用纳米储氢材料在氢能源利用中也具有广泛应用。
目前，氢燃料电池等技术已被用于汽车等领域，并得到了广泛关注。
储氢合金的研究论文
储氢合金的研究1 储氢材料的研究背景能源是人类社会生存和发展的重要物质基础，是现代文明的三大支柱之一。
目前，世界能源消耗还是以煤、石油、天然气之类的矿物能源为主，但进入二十世纪以来，一方面煤、石油、天然气等化石能源的日益枯竭使人类面临着能源危机的威胁，另一方面，化石能源所带来的环境污染给人类社会带来了诸如全球变暖、淡水资源减少、生物多样性减少、环境公害等诸多灾难，形成了一系列的恶性循环，严重制约了人类的发展，并且有愈演愈烈的趋势。
因此发展可再生的无污染的新能源迫在眉睫。
我国作为发展中大国，能源消耗巨大，能源利用率不高，能源结构也不合理。
2009年，中国风力发电量达到了25.8亿瓦，超过了德国的25.77亿瓦，仅次于美国35亿瓦；2020年，中国将投入足以实现年发电量150亿瓦的风力涡轮机，成为世界最大的风能生产国。
尽管在新能源领域有了大规模的增长，但风力发电量只占据中国电力消耗总量的1%。
为缓解和解决能源危机，科学家提出资源与能源最充分利用技术和环境最小负担技术。
新能源与新能源材料是两大技术的重要组成部分。
新能源的发展必须靠利用新的原理来发展新的能源系统，同时还必须靠新材料的开发与利用才能使新系统得以实现，并提高其利用效率，降低成本。
发展新能源材料是解决能源危机的根本途径。
新能源材料是指能实现新能源的转化和利用以及发展新能源技术所需的关键材料，主要包括：储氢合金为代表的储氢材料，锂离子电池为代表的二次电池材料，质子交换膜电池为代表的燃料电池材料，硅半导体为代表的太阳能电池材料和以铀、氘、氚为代表的反应堆核能材料等。
而其中氢能由于其高效性和清洁性有望成为未来的理想能源，并成为各种能量形式之间转化的最优良载体。
其优点主要有：（1）氢是自然界中最普遍的元素，资源资源丰富，无穷无尽－不存在枯竭问题；（2）氢的可再生性可通过水的分解循环－永无止境；（3）氢的燃烧值高，高于所有化石燃料和生物质燃料，燃烧产物是水，可实现零排放，无污染，是最环保的能源；（4）氢的燃烧能以高效和可控的方式进行，且燃烧稳定性好，燃烧充分（5）氢气具有可储存性，这是与电、热最大的不同，且氢的储运方式较多，包括气体、液体、固体或化合物；（6）氢是安全能源氢的扩散能力很大，不具毒性及放射性氢能的使用主要包括氢气的制备，储存和能量转化，而氢气的储存是至关重要的一步。
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山东科技 大学硕士学 位论文
摘要
摘要
本课题以 改善 Ｍ ｇ 荃储氢材料的吸放氢性能，探索新原料，降低材料成本为主 要目
的，通过机械球磨的方法来制备镁碳 纳米 复合储氢材料．
对球磨过程中 的一些关键的影响因素进行了分析。通过对比 湿磨和干磨 （ 氢气与 氮 气气 氛） 方法， 发现了 最适宣 制备镁１ 碳复合材料的球磨方法。 运用透射电 镜和扫描电镜
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对球磨过程中材料 的粒度和晶形结构变化进行 了表征 。 运用差热分析和 热重分析对储氢材料的放氢温度和放氮址进行 了测试 。讨论了炭化
无烟煤及活性 金属Ｎ ｉ ． Ｍ 。 对镁 碳 纳米复合储氢材料的吸放匆性能的影响。 建立并验证 了 用碳氢元素分析仪进行 吸氢量测定的 新方法。 结合大型仪器的表征结 果， 对镁碳 复合储氢材料吸 放氢过 程中晶 形转变及 吸氢机理
犷
声
明
本人呈交给山东科技大学的这篇硕士 学位 论文 ， 除了所列参考文献和世所公
认的文献外，全部是本人在导师 指导下的研究成果。该论 文资 料尚没有 呈交于
其它任 何学术机关作鉴定。
硕 士 ， 名 ： 身 探 、 苦 、 睐
日 期： 之 创 考 、 若 、 ）
１ １ １ ｝ 夕
ｄ ｉ ｆ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｔ ｉ ａ ｌ ｓ ｃ ａ ｎ ｎ ｉ ｎ ｇ ｃ ａ ｌ ｏ ｒ ｉ ｍ ｅ ｔ ｅ ｒ （ Ｄ Ｓ Ｃ ） ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｒ ｍ ｏ ｇ ｒ ａ ｖ ｉ ｍ ｅ ｔ ｒ ｉ ｃ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ （ Ｔ Ｇ ） ． Ｔ ｈ ｅ
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进行 了探索性讨论。
关健词：储 匆材料 ，铁 ，碳 ，机械球磨
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山东科技 大学硕士学 位论文
摘要
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名
山东科 技大学硕士 学位论 文
文献 综述
２ 储氮 材料 的研 究背景
１ ． ２ ． １ 甄能 的特点
氢能是重要的二次能 源之一，其作为能源有以 下优点［ ［ ２ １ ，
（ １ ） 氢在宇宙中储量丰 富， 覆盖地球表面 四分之三的海洋 中的水就含有氢 。 可用太 阳能 、核能、水力发电再电解水制得氢气，还可从天然气重整 、煤炭气化 、煤炼焦、钢
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是 说，一 辆小汽车行驶 ５ ０ ０ ｋ ｍ ， 才消 耗３ 地 氢。 所以， 氢在未 来的能 源中必 扮演一 个很
重要的角色 。
（ ４ ） 氢气的分 子结构最简单， 在进 行能皿转 化时， 破坏和形成的化学键较其他物质
要少得多，因而释放 能ｔ快 ，具有 高的反应速率 常数 。
（ ５ ） 组能 利用形式多， 既 可以 通过燃烧产生热能， 在热力发动机中 产生 机械功， 又
铁冶炼等工艺获取。
（ ２ ）燃烧 时不放 出污染物 ，是理想 的绿色能源 。氢在燃料 电池中燃烧 ，只生成水， 不产生任何污染 ． （ ３ ） 氢的质最最轻 ，是元素周期表中最轻的元素，与其他物质相 比， 氢 的燃烧热值
高 （ １ ． ２ １ ． １ Ｏ Ｓ ｋ Ｊ ／ ｋ ｇ ） ，具 有最大的 能量质 里比。 而汽油 仅为 ０ ． ５ ４ ． １ Ｏ Ｓ ｋ Ｊ ／ ｋ ｇ ，甲 烷为 ０ ． ５ ５ ｘ ｌ Ｏ ｓ ｋ ｔ ／ ｋ ｇ ， 喷 气 飞 机 用 燃 料 为０ ． ５ １ ． １ ０ ５ ｋ Ｊ ／ ｋ ｇ ， 煤 和 生 物 质能 仅０ ． ２ ０ ｘ ｌ Ｏ Ｓ ｋ Ｊ ／ ｋ ｇ 。 也 就