2010储氢材料研究进展
储氢材料研究进展
储氢材料研究进展储氢材料是一种能够吸附、存储和释放氢气的材料。
由于氢气是一种清洁、高能量密度的能源源，因此研究和开发高效、安全、可靠的储氢材料对于实现氢能源经济至关重要。
以下是储氢材料研究的一些最新进展。
一种被广泛研究的储氢材料是金属-有机骨架材料(MOFs)。
MOFs是由金属离子(或金属团簇)与有机配体构成的晶状材料。
它们具有大的表面积和可调、高度可控的孔隙结构，这使得它们能够有效地吸附和储存氢气。
近年来，研究人员发现通过改变MOFs的化学组成和结构，可以进一步提高其储氢性能。
例如，将不同的金属离子引入MOFs，并调整配体的取代基，可以改变材料的吸附容量和吸附条件。
此外，研究人员还尝试利用功能化MOFs，如在其表面引入催化剂，以提高氢气的解吸速度和反应活性。
除了MOFs，碳基材料也是另一个研究热点。
碳基材料具有优良的导电性、热稳定性和化学稳定性，使其成为理想的储氢材料。
碳纳米管、石墨烯和活性炭等碳基材料都已被广泛研究用于储氢。
石墨烯具有高表面积和高导电性，可以增加吸附氢气的能力，并提高储氢速度。
碳纳米管则可以通过改变结构和直径来调节其吸附容量。
此外，不同的活性炭材料具有不同的微孔结构和吸附能力，可以根据需要进行选择和优化。
还有一类被广泛研究的储氢材料是金属氢化物。
金属氢化物具有较高的密度和储氢容量，是一种高效的储氢材料。
然而，金属氢化物的储氢速率通常较低，且吸附和解吸氢气需要较高的温度和压力。
为解决这一问题，研究人员已经开始将金属氢化物与其他材料进行复合。
例如，金属氢化物与MOFs或碳纳米管复合可以提高储氢速率和降低操作温度和压力。
此外，添加催化剂如铂、钯或镍等也可以增加金属氢化物与氢气之间的反应速率。
除了上述材料，还有一些其他新颖的储氢材料被研究出来。
例如，储氢容量较高的两性离子材料和金属有机骨架材料，以及结合常规材料如钠、镁和铝等金属的储氢合金材料。
这些新颖材料的研究为高效、可持续、低成本的储氢技术的发展提供了新方向。
储氢材料的分类及研究进展
储氢材料的分类及研究进展储氢材料是指能够吸收、存储和释放氢气的材料。
储氢技术是氢能应用的关键之一，可以有效解决氢能在储存和运输过程中的困难。
目前，储氢材料可分为物理吸附、化学吸附、金属氢化物和化学储氢材料等四大类。
物理吸附材料是最早被研究的储氢材料之一，其通过分子间相互作用力实现氢气的吸附。
常见的物理吸附材料包括活性炭、金属有机骨架（MOF）、碳纳米管等。
物理吸附材料具有分子均匀分散、重力失效等特点，但吸附能力较弱、脱附困难等问题限制了其实际应用。
化学吸附材料相较于物理吸附材料，通过化学键或电子云间相互作用来吸附氢气。
其可以分为配位化合物、氮碳化合物和碳负载的金属催化剂等。
化学吸附材料具有高吸附容量、可逆循环等优势，但存在中等温度下反应慢、再生困难等问题。
金属氢化物可通过吸氢和脱氢反应实现储氢。
根据金属和氢化物的反应性，可分为反应型、吸附型和固溶型金属氢化物。
金属氢化物储氢具有储氢容量大、实际应用广等优势，但存在反应速率慢、固脱附困难等问题。
化学储氢材料是一类以化学反应形式将氢气转化为其他物质来实现储氢的材料。
其可以分为金属烷基化物、金属氢化物和高温固态化合物等。
化学储氢材料具有储氢容量大、储氢速率快等特点，但由于反应副产物的处理问题，目前还存在一定的挑战。
近年来，储氢材料的研究进展主要集中在以下几个方面：1.新型材料的开发：通过合成新结构、新型配位化合物和金属有机骨架等材料，提高储氢材料的吸附容量和吸附速率。
2.改善储氢材料性能：利用催化剂改善物理吸附材料的吸附性能、通过控制金属氢化物的成分和微观结构来提高储氢性能，以及通过功能化修饰来改善化学吸附材料的再生性能。
3.界面优化：通过界面改性来提高吸附材料的吸附能力和实际应用效果。
4.储氢材料与载氢载体的设计：通过与载氢载体的复合来提高储氢材料的储氢性能，如储氢塔等。
5.储氢材料的实际应用：将储氢材料应用于氢能源领域，如氢气储存、氢能源驱动车辆等。
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。
储氢材料的研究进展-中南大学
中南大学材料化学论文题目储氢材料的研究进展学生学号学生姓名学院专业班级指导老师李笃信储氢材料的研究进展【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( 合金) 储氢、碳基储氢、有机液体储氢、络合物储氢、硼烷氨储氢等材料, 比较了各种储氢材料的优缺点, 并指出其发展趋势。
【关键词】储氢材料; 金属(合金)储氢;碳基储氢;有机液体储氢;络合物储氢;硼烷氨;MOFs;综述。
【Abstract】 As a new type of green energy with high energy density, hydrogen has attracted extensive attention on research and applications all over the world.Consequently, hydrogen storage materials, which are important carriers in hydrogen storage and transport , are one of the hot research topics nowadays. We reviewed the widely used o r under-research hydrogen storage materials such as metal ( alloy) hydrides, carbon hydrides,organic liquid hydrides, complex hydrides, and ammo nia-borane ( NH3BH3 ) . T he advantages and disadvantages of various hydrogen storage materials are compared. T he trend o f the hydrogen storage materials is also highlighted.【Key words】hydrogen storage materials; metal ( alloy ) hydrides; carbon hydrides; organic liquid hydrides; complex hydrides; ammonia borane; MOFs; overview1 引言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。
浅议储氢材料的发展现状与研究前景
浅议储氢材料的发展现状与研究前景随着全球能源需求的不断增长和环境保护意识的提高，寻找清洁、高效的新能源成为了当前的热门话题。
在多种可再生能源中，氢能被认为是一种极具潜力的能源，并且在储氢技术方面取得了一定的进展。
储氢材料作为储存氢气的关键组成部分，其发展现状和研究前景备受关注。
本文将对储氢材料的发展现状进行简要介绍，并展望其未来的研究前景。
储氢材料是指能够吸附、吸收或化学反应储存氢气的材料。
目前，主要的储氢材料包括金属氢化物、碳材料、化学吸附材料和氢离子导体等。
这些储氢材料各自具有独特的特点和优势，但同时也存在一些挑战和限制。
下面将从这四类典型的储氢材料入手，对其发展现状进行分析。
首先是金属氢化物储氢材料。
金属氢化物是目前研究和应用较为广泛的储氢材料之一。
其通过吸附氢分子形成金属氢化物化合物，并在一定的条件下释放氢气。
金属氢化物的储氢密度较高，能量密度也较大，这使得它成为了一种理想的储氢材料。
金属氢化物在吸附和释放氢气的过程中往往需要较高的温度和压力，且循环稳定性较差，这限制了其在实际应用中的发展。
未来，如果能够针对金属氢化物的反应机理进行深入研究，优化其结构和性能，有望克服目前的技术难题，进一步提高其储氢性能。
第三是化学吸附材料储氢材料。
化学吸附材料利用化学吸附反应来将氢气储存于材料中。
与物理吸附相比，化学吸附通常能够获得更高的存储密度和更低的操作压力，因此备受关注。
目前，主要包括金属有机框架材料（MOFs）、共价有机框架材料（COFs）等化学吸附材料被认为是较为有潜力的储氢材料。
这类材料在反应动力学和循环稳定性等方面仍存在一定挑战，需要进行进一步的研究。
未来，通过合理设计材料结构、优化反应条件、探索新型催化剂等手段，有望开发出更为高效的化学吸附储氢材料。
最后是氢离子导体储氢材料。
氢离子导体利用固体氧化物或氟化物来传递氢离子，实现氢气的储存和释放。
这种方式能够在较低的温度和压力下实现高效储氢，且具有较高的安全性，因此备受关注。
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有效地吸附和存储氢气的材料，是实现氢能源经济利用的关键技术之一、目前，储氢材料的研究进展日益迅速，主要集中在金属氢化物、碳基材料和有机多孔材料等几个方向上。
金属氢化物是当前最常用的储氢材料，其具有高储氢容量和可逆性的优点。
研究者们将重点放在改善金属氢化物的储氢动力学性能方面，包括催化剂的引入、微观结构和晶体形态的调控等。
另外，也有一些新型金属氢化物相如LiBH4、NaAlH4等被发现具有更高的储氢容量和较低的吸附解吸温度，为进一步提高金属氢化物的储氢性能提供了新的思路。
碳基材料是近年来备受关注的储氢材料。
石墨烯是一种具有单层碳原子构成的二维材料，具有大的比表面积和孔隙结构，能够容纳较多的氢气。
同时，碳纳米管、石墨烯氮化物和多壁碳纳米管等碳基材料也被广泛研究。
通过纳米材料的合成和结构调控，可以提高材料的储氢性能。
此外，研究者们还利用功能化改性碳基材料，如使用过渡金属氧化物、转金属等对其进行改性，提高其储氢性能。
有机多孔材料也是一种研究热点。
有机多孔材料具有大的比表面积和丰富的孔结构，可以通过吸附作用容纳大量的氢气。
目前，金属有机框架材料（MOF）和共轭有机多孔聚合物（CMP）是研究的主要方向。
MOF具有多元功能，通过合理选择金属和有机配体可以控制其孔隙结构和氢气吸附性能。
CMP是一种由共轭聚合物构成的大分子材料，通过调节共轭长度和交替共轭单元的数量可以改变其储氢性能。
除了上述主要的研究方向，还有一些其他新兴的储氢材料备受关注，如复合材料、离子交换树脂和化学氮化物等。
复合材料的结构多样性和优异的储氢性能使其成为研究热点。
离子交换树脂具有大的孔隙结构和高度大孔度表面积，能够吸附大量的氢气。
化学氮化物是一类新型储氢材料，具有高的储氢容量和可逆性，但需要进一步研究其可控合成和储氢动力学性能。
总之，储氢材料的研究进展日益迅速，包括金属氢化物、碳基材料和有机多孔材料等多个方向。
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。
储氢材料的研究进展
储氢材料的研究进展储氢材料是一种能够吸附和释放氢气的材料，广泛应用于氢能源领域。
目前，研究人员正在不断寻找新型的储氢材料，以提高氢气的吸附能力和储存密度，并且减少储氢过程中的能量损失。
以下是当前储氢材料研究领域的一些进展。
一、金属有机骨架材料（MOF）金属有机骨架材料是一种由金属离子和有机配体组成的晶体结构。
这种材料具有高度可控的孔隙结构，能够提供大量的吸附空间。
研究者已经成功开发出一系列储氢性能优良的MOF材料。
例如，Mg-MOF-74材料具有高达7.5 wt%的氢气存储密度，在77 K、20 bar的条件下可以实现高达6.0 wt%的氢气吸附。
二、共价有机框架材料（COF）共价有机框架材料是一种新型的多孔有机材料，由于其特殊的共价键连接方式，其结构稳定性和储氢性能较好。
例如，研究者在实验中发现，COF-5可以在77 K、物理吸附模式下实现高达7.2 wt%的氢气储存密度。
三、纳米多孔材料纳米多孔材料是一种具有高度可控孔隙结构和较大比表面积的材料。
这些材料具有丰富的储氢位点，并且能够实现快速的吸附和释放过程。
例如，一些石墨烯基的纳米多孔材料已经成功应用于氢能源领域。
研究者发现，这些纳米多孔材料能够实现高达5 wt%的氢气吸附。
四、氧化物材料氧化物材料是一种常见的储氢材料，具有较好的储氢性能。
例如，氧化镁和氧化钛等材料具有良好的氢气吸附能力。
此外，一些研究者还研究了稀土氧化物的储氢性能，并发现它们可以在相对较低的温度和压力下实现高储氢密度。
综上所述，储氢材料的研究进展十分迅速。
金属有机骨架材料、共价有机框架材料、纳米多孔材料和氧化物材料等新型储氢材料的开发，为增加氢气的储存密度以及减少储氢过程中的能量损失提供了新的思路和方法。
随着进一步研究和开发，相信未来储氢材料的性能将不断提高，并为氢能源的广泛应用提供有力支持。
储氢材料制备方法的研究进展
储氢材料制备方法的研究进展储氢材料是一种能够吸附、存储和释放氢气的物质，被广泛研究用于实现氢气能源的存储和转化。
随着氢能技术的发展，储氢材料的研究成为一个热门领域。
本文将介绍储氢材料制备方法的研究进展，并探讨其应用前景。
目前，储氢材料的制备方法主要包括物理法、化学法和物理化学复合法。
物理法主要包括压缩和吸附两种方式。
压缩方法是将氢气以高压形式存储在储氢材料中，然而这种方法存在能耗高、占用空间大的问题。
吸附方法则是通过储氢材料对氢气的物理吸附，实现氢气的存储。
然而，传统的吸附材料如活性炭和金属有机骨架材料(MOFs)等吸附能力较低，需要提高其吸附容量和吸附能力。
化学法是通过材料的化学反应实现氢气的储存。
目前，主要的化学储氢方法包括金属氢化物和化合物、化学储氢材料、化学储氢液体等。
金属氢化物和化合物可以通过与氢气反应生成金属氢化物，在需要氢气时再以逆反应方式生成氢气。
虽然金属氢化物和化合物的储氢密度较高，但其反应速度慢且循环稳定性差，需要进一步改进。
化学储氢材料是一种可以在常温和常压下吸附和释放氢气的化学物质。
它们具有快速吸附和释放氢气的能力，且循环稳定性较好。
研究人员已经开发出各种类型的化学储氢材料，如氮化物、硼氮化物、氮化硼、氨合物等。
这些材料具有高储氢容量和良好的储氢性能，但目前尚存在生产成本高、储氢温度范围窄等问题。
物理化学复合法是将物理法和化学法相结合，既兼具吸附材料的特点，又具有储氢材料的优势。
例如，将金属有机骨架材料与金属氢化物进行复合，可以提高材料的储氢容量和吸附能力。
此外，还可以通过调整材料的结构和组分，提高材料的储氢性能。
储氢材料制备方法的研究进展为氢能技术的发展提供了有力支持。
然而，目前的研究还存在一些挑战。
首先，需要提高储氢材料的吸附容量和吸附能力，以满足氢能技术的需求。
其次，还需要改进储氢材料的循环稳定性和反应速度，提高材料的实用性。
此外，还需要降低储氢材料的生产成本，以促进储氢技术的商业化应用。
储氢材料研究进展
储氢材料研究进展随着石油资源的日渐匮乏和生态环境的不断恶化，寻找和发展新型能源为全世界所瞩目。
氢能被公认为人类未来的理想能源，有如下几方面的原因：(1)氢燃烧释能后的产物是水，是清洁能源；(2)氢可通过太阳能、风能等自然能分解水而再生，是可再生能源；(3)氢能具有较高的热值，燃烧氢气可产生1.25×106 kJ／kg热量，相当于3 kg汽油或4.5 kg焦炭完全燃烧所产生的热量；(4)氢资源丰富，氢可以通过分解水制得。
另外，在化工与炼油等领域副产大量氢气，尚未充分利用。
因此，氢是一种高能量密度的绿色新能源，它在燃料电池及高能可充放电电池等方面展现了很好的应用前景。
可以预见，未来世界将从以碳为基础的能源经济形态转变为以氢为基础的能源经济形态。
在利用氢能的过程中，氢能的开发和利用涉及氢气的制备、储存、运输和应用四大关键技术。
氢的存储是氢能应用的难题和关键技术之一。
目前储氢技术分为两大类即物理法和化学法。
前者主要包括液化储氢、压缩储氢、碳质材料吸附、玻璃微球储氢等；后者主要包括金属氢化物储氢、无机物储氢、有机液态氢化物储氢等。
传统的高压气瓶或以液态、固态储氢都不经济也不安全，而使用储氢材料储氢能很好地解决这些问题。
目前所用的储氢材料主要有合金、碳材料、有机液体以及络合物等。
1 金属氢化物储氢材料金属氢化物是氢和金属的化合物。
氢原子进入金属价键结构形成氢化物。
金属氢化物在较低的压力(1×106Pa)下具有较高的储氢能力，可达到100 kg／m3。
以上，但由于金属密度很大，导致氢的质量百分含量很低，只有2%～7%。
金属氢化物的生成和氢的释放过程可以用下式来描述：M(s)+n／2H2(g) MH n (MHx +MHy )(s)+△H式中：MHx表示氢在金属间隙中形成的固溶体相，MHy表示氢在a相中的溶解度达到饱和后生成的金属氢化物( y>>x )，△H 表示生成焓或反应热。
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。
储氢材料的研究进展
储氢材料的研究进展储氢材料是一种可以吸附和储存氢气的材料，被广泛应用在氢能源领域。
近年来，随着氢能源的快速发展，储氢材料的研究也得到了越来越多的关注。
本文将介绍目前储氢材料研究的进展，并对其应用前景进行展望。
目前，储氢材料主要分为吸附式储氢材料和化学式储氢材料两大类。
吸附式储氢材料是指通过物理吸附的方式将氢气存储在材料的孔隙中。
目前，碳基材料是吸附式储氢材料研究的热点之一、碳纳米材料因其大比表面积和丰富的孔结构被广泛应用于储氢领域。
相比传统的活性炭材料，碳纳米材料具有更高的吸氢容量和更快的吸附速率。
此外，金属有机骨架材料（MOFs）也是一种具有潜力的碳基储氢材料。
MOFs具有可调控的孔径和孔容，可以通过引入不同的功能基团来优化其吸附性能。
除了碳基材料，金属氢化物也是一种重要的吸附式储氢材料。
金属氢化物可以通过在金属表面形成化学键的方式来吸附氢气。
其中，镁氢化物（MgH2）是最常用的金属氢化物储氢材料之一、虽然MgH2的密度较高，但其吸附/解吸氢气的速度较慢，限制了其实际应用。
因此，研究人员正在寻找各种方式来改善金属氢化物的吸附性能，如通过合金化、纳米结构调控等手段。
除了吸附式储氢材料，化学式储氢材料也受到了广泛的关注。
化学式储氢材料是指通过在材料中形成化学键的方式将氢气储存在其中。
目前，主要的化学式储氢材料包括金属氨化物、复合材料和化学氧化物等。
这些材料通过利用化学反应的能量来存储氢气，并在需要释放时通过反应还原产生氢气。
近年来，研究人员还在探索新型储氢材料，如多孔有机聚合物、金属有机框架材料等。
这些材料具有独特的结构和吸附性能，可以提高储氢容量和吸附速率。
虽然储氢材料的研究取得了一定的进展，但目前仍然存在一些挑战。
首先，吸附式储氢材料的吸附速率和储氢容量还不够理想，无法满足实际应用的需求。
其次，化学式储氢材料的反应性和循环稳定性有待改善。
此外，储氢材料的制备成本较高，限制了其商业化应用。
然而，随着技术的不断进步和研究的深入，相信这些问题都将得到解决。
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)。
储氢材料的发展历史和研究进展
文献综述储氢材料的发展历史和研究进展摘要作为一种清洁的新型能源，氢能对当今社会的重要性不言而喻，而氢能的有效利用成为了当前的研究重点，氢能应用的关键是氢的有效储存。
综述了目前所采用或正在研究的主要储氢材料，包括金属氢化物储氢、碳质储氢材料，分析了它们的优缺点，同时指出其相关发展趋势关键词储氢材料，传统储氢材料，金属储氢材料，碳质储氢材料1 引言进入了新的世纪，随之而来的还有许许多多的问题，其中最重要的问题之一是新能源问题！当今世界上应用最广的还是石油等化石能源，但这些化石能源也在不断减少，而且这些能源的利用率低，污染严重！因为这些能源利用而产生的污染问题也在日益加重！如：温室效应！氢能就在这样的背景下应运而生！氢能的原料——氢气在地球上的储量很大，而且氢气的使用具有可循环性！这些显著的优点使得当今世界中对氢能利用的呼声越涨越高！氢气是一种清洁的燃料，氢气燃烧后可以产生水，而它也可以用水制得！而水是地球上随处可见的！氢气的燃烧不会产生任何的温室气体，可以大大缓解当前严重的“温室效应”现象！氢能的使用便成为了以后世界中最具发展性的能源之一！而氢能的使用的条件是储存和运输！有关储氢材料的研究便就此展开！研究一种性能好的储氢材料成为了一个亟待解决的问题！［1］2传统储氢方式传统的储氢方式分为气态储氢和低温储氢两种方式，它们各有千秋，有都有各自的弊端，下面就详细介绍它们的优缺点。
2.1气态储氢方式气态储氢方式的成本低，在常温下就可以进行，但需要加大压强，使气体压缩，且储存的气体能量较小，它还需要能承受住足够压力的容器，这边对能储存这种压力下的氢气的容器要求十分之高。
而且这种储氢方式的容器承压能力不够强的话，还会存在氢气易泄漏，易爆炸的危险。
这种储氢方式的发展在于研究一种能承受住足够压力的材料，且不容易裂开的材料！2.2低温液态储氢低温液态储氢方式是将氢气进行压缩并置于低温的环境下使其可以成为液态，并放入绝热性能高的容器中。
氢气储存材料的研究进展
氢气储存材料的研究进展氢气作为一种高能量、高效环保的燃料，近年来得到了广泛的研究和应用。
然而，由于氢气具有极高的压缩比和易燃易爆等特性，其储存和运输一直是氢能技术面临的难题之一。
因此，开发高效、安全、可靠的氢气储存材料一直是氢能研究的重要方向。
本文将介绍近年来氢气储存材料的研究进展。
一、氢气储存技术的发展历程早在20世纪60年代，氢气储存材料的研究就已经开始。
当时研究人员尝试使用金属作为氢气储存材料，但由于金属储氢量较低、反应速率慢等问题，这种方法的应用受到了很大的限制。
随着材料科学技术的飞速发展，氢气储存材料的研究逐渐转向了新材料和新技术。
近年来，纳米材料、多孔材料、化学吸附材料、物理吸附材料等新型氢气储存材料应运而生，成为了当今氢气储存技术的主要研究方向。
二、新型氢气储存材料的研究进展（一）纳米材料纳米材料因其微观尺度特有的物理化学性质，成为了一种重要的新型储氢材料。
有研究表明，将普通的金属或合金材料制备成纳米颗粒后，其储氢性能会大幅提升。
例如，常见的铝镁合金，经过纳米化处理后，其储氢性能可以提高约30%。
此外，基于纳米材料的复合材料也是目前研究的热点之一。
常见的复合材料包括金属氢化物、纳米碳管和纳米硅等。
这些纳米材料的加入可以提高储氢材料的比表面积和孔隙率，从而提高储氢性能。
（二）多孔材料多孔材料是一种具有特定孔径和孔体积的材料。
常见的多孔材料包括氧化铝、氟化铝、碳纤维等。
将这些多孔材料与氢气反应后可以生成氢化物，从而实现氢气的储存。
多孔材料的特点是比表面积大、孔径分布均匀，具有良好的储氢性能。
与此同时，多孔材料可以通过控制其孔径和孔体积来调节储氢性能，实现定制化的储氢材料设计。
（三）化学吸附材料和物理吸附材料化学吸附材料是指能够通过和氢气发生化学反应来实现氢气吸附和储存的材料。
常见的化学吸附材料包括金属氢化物、金属有机框架材料、氢氧化物等。
物理吸附材料则是指通过分子间的范德华力吸附氢气的材料。
储氢材料的分类及研究进展
储氢材料的研究进展1 储氢材料的研究背景2 储氢材料的种类及研究进展3 储氢材料的应用4 总结与展望1 储氢材料的研究背景氢是一种清洁的燃料, 氢能被认为是未来有发展前景的新型能源之一。
以多种方式制备的氢气,通过燃料电池直接转变为电力, 可以用于汽车、火车等交通工具, 也可用于工业、商用和民用建筑等固定式发电供热设施, 实现终端污染物零排放。
氢能作为一种储量丰富、来源广泛、能量密度高、清洁的绿色能源及能源载体, 也被认为是连接化石能源向可再生能源过渡的重要桥梁。
在未来的能源体系中, 氢能可以成为与电能并重而互补的终端二次能源, 渗透并服务于科技领域和社会经济生活的各个方面, 从而为国家的能源安全和环境保护做出重要贡献。
虽然氢能的研发目前尚未形成现实生产力, 但科技进步日新月异, 已经使人们感受到新型能源带来的希望。
氢能的开发包括氢的制取、储存和利用等技术。
当氢作为一种燃料时, 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。
近 10年来, 氢燃料电池、氢燃料电池汽车及其相关领域的快速发展, 有效推动了氢能技术的进步, 但经济、安全、高效的氢储存技术仍是现阶段氢能应用的瓶颈。
对于车用氢气存储系统, 要求实际储氢能力大于 311 kg(相当于小汽车行驶500 km 所需的燃料 ), 国际能源署 ( I EA)提出的目标是储 氢 质 量 分 数 大 于 5% 、体 积 储 氢 密 度 大 于50 kg 32/m H , 并且放氢温度低于353 K,循环寿命超过1 000次;而美国能源部 (DOE)提出到 2010年储氢质量分数不低于 6% 、体积储氢大于 62 kg 32/m H , 到2015年储氢质量分数不低于 9%, 且循环寿命超过1 500 次.氢的储存是以氢的相图为基础的。
在低温区, 氢以固体形式存在, 而在 0 C和510Pa的压力下, 是密度为0.01089 886 3/m kg 的气体, 在三相点和临界点之间很小的范围内, 氢气在 - 253 e 下是密度为 7018 3/m kg 的液体。
(完整版)储氢材料
储氢材料研究进展班级：*********姓名： ********学号：*********课程老师：**教授日期： ********储氢材料研究进展[1]能源和资源是人类赖以生存和发展的源泉。
随着社会经济的发展, 全球能源供应的日趋紧缺, 环境污染的日益加剧, 已有的能源和资源正在以越来越快的速度消耗。
面对化石燃料能源枯竭的严重挑战, 近年来世界各国纷纷把科技力量和资金转向新能源的开发。
在新的能源领域中, 洁净无污染的氢能利用技术正在以惊人的速度发展, 己引起工业界的热切关注。
氢的规模制备是氢能应用的基础, 氢的规模储运是氢能应用的关键, 氢燃料电池汽车是氢能应用的主要途径和最佳表现形式, 三方面只有有机结合才能使氢能迅速走向实用化。
但是, 由于氢在常温常压下为气态, 密度很小, 仅为空气的1 /14, 故氢的储存就成了氢能系统的关键技术。
1 储氢方式[3]氢气的存储有3种方式:液态、高压气态和固态储氢[4] ,它们有各自的优点和缺点。
而利用储氢材料与氢气发生物理或化学作用将氢气存储于固体材料中的固态储氢方式,能有效克服气、液两种存储方式的不足,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。
固态储氢材料主要有:金属氢化物、配位氢化物和多孔吸附材料等,其中金属氢化物储氢[2]的研究已有30 多年,而后两种的研究较晚。
金属氢化物储氢材料主要有稀土系、Laves 相系、镁系和钛系等;配位氢化物是由碱金属(如Li、Na、K)或碱土金属(如Mg、Ca)与第ⅢA元素(如B、Al)或非金属元素(如N)形成的;多孔吸附材料分为物理吸附和化学吸附两大类,如碳纳米管[5]、BN 纳米管、硫化物纳米管、金属有机骨架材料(MOF)和活性炭等。
然而,传统的金属氢化物因密度大而限制了它们的实际应用。
为了克服这一缺点,许多由轻元素组成的配位氢化物或复杂氢化物被广泛研究,像铝氢化物体系、硼氢化物体系和氨基2亚氨基体系等。
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第28卷 第5期Vo l 28 No 5材 料 科 学 与 工 程 学 报Journal of M aterials Science &Engineering 总第127期Oct.2010文章编号:1673 2812(2010)05 0783 08储氢材料研究进展周素芹1,2,程晓春1,居学海2,朱小红1(1.江苏省凹土资源利用重点实验室,江苏淮阴工学院,生命科学与化学工程学院,江苏淮安 223003;2.南京理工大学化工学院分子与材料计算研究所,江苏南京 210094)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(合金)储氢、碳基储氢、有机液体储氢、络合物储氢、硼烷氨储氢等材料,比较了各种储氢材料的优缺点,并指出其发展趋势。
关键词 储氢材料;金属(合金)储氢;碳基储氢;有机液体储氢;络合物储氢;硼烷氨;M OFs;综述中图分类号:T B34 文献标识码:AOverviews on Hydrogen Storage MaterialsZHOU Su qin 1,2,C HENG Xiao chun 1,JU Xue hai 2,ZHU Xiao hong 1(1.Key Laboratory for Attapulgite Science and Applied Technology of Jiangsu Province,C ollege of Life Science and C hemical Engineering,Huaiyin Institution of Technology,Huaian 223003,China;2.Institute for Computation in Molecular and MaterialsScience,School of C hemical Engineering,Nanjing University of Science and Technology,Nanjing 210094,C hina)Abstract As a new type of green ener gy with high energ y density,hydr ogen has attracted extensiveattention on research and applications all over the w orld.Consequently,hy drog en storage materials,w hich are impo rtant carr iers in hydr ogen storage and tr ansport,are one o f the hot resear ch topics now adays.We review ed the w idely used o r under research hydrog en storage m aterials such as m etal (alloy)hy drides,car bo n hy drides,org anic liquid hydr ides,complex hydrides,and ammo nia borane (NH 3BH 3).T he advantag es and disadvantages of various hy drog en storage mater ials are com pared.T he trend o f the hy drog en storage mater ials is also highlig hted.Key words hy dro gen storage materials;metal (alloy )hy drides;carbon hydr ides;or ganic liquid hy drides;com plex hydr ides;am monia borane;MOFs;overv iew收稿日期:2009 12 22;修订日期:2010 01 28基金项目:江苏省自然科学基金资助项目(BK2008195)和江苏省普通高校研究生科研创新计划资助项目(CX09B093Z)作者简介:周素芹(1976-),女,博士。
研究方向:材料物理与化学。
通讯作者:居学海,教授,博士生导师,E mail:x hju@mail.nju 。
1 引 言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(hydrogen economy )∀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[1]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5w t%,体积储氢密度大于50kg H 2/m 3,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6w t%,体积储氢密度大于45kgH 2/m 3;到2015年上述指标分别达9w t%和81kg H 2/m 3;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)。
图1给出了目前所采用和正在研究的储氢材料的储氢能力对比。
图1 储氢材料储氢能力对比[2]Fig.1 Com paris on betw een h ydrogen capacities of hydrogen storage m aterials [2]综合考虑质量、体积储氢密度和温度,除液氢储存外,还没有其它技术能满足上述要求。
因此,高容量储氢系统是储氢材料研究中长期探索的目标,也是当前材料研究的一个热点项目。
为此,新型高容量储氢材料研究作为我国关键基础科学问题,被列入2009年重点基础研究发展计划。
从目前发表的文献资料看,储氢材料尚无明确的、公认的分类方法。
本文主要介绍金属(合金)储氢材料、碳质储氢材料、有机液体储氢材料、络合物储氢材料及硼烷氨储氢材料等储氢材料的研究现状及趋势。
2 金属(合金)储氢材料金属(合金)储氢材料是目前研究较多,而且发展较快的储氢材料。
已开发的具有实用价值的金属型氢化物有稀土系AB 5型、锆/钛系拉夫斯相AB 2型、钛系AB 型、镁系A 2B 型以及钒系固溶体型等几种。
其中A 是指可与氢形成稳定氢化物的放热型金属(La,Ce,Mm #混合稀土金属,T i,Zr,M g,V 等),B 是指难与氢形成氢化物但具有催化活性的吸热型金属(Ni,Co,Fe,M n,A l,Cu 等)。
这些AB x 型金属,其中x 由大变小时储氢量有不断增大的趋势,但与之相反的是反应速度减慢、反应温度增高、容易劣化等问题增大。
2.1 稀土系储氢合金稀土系储氢合金的典型代表是LaNi 5,它的优点是活化容易,分解氢压适中,吸放氢平衡压差小,动力学性能优良,不易中毒;缺点是它在吸氢后会发生晶格膨胀,合金易粉碎,且价格昂贵。
早在1969年Philips 实验室就发现了LaNi 5合金具有较好的储氢性能,储氢量为1.4w t%,当时用于Ni M H 电池,但发现容量衰减太快,而且价格昂贵,很长时间未能发展。
直至1984年,采用钴部分取代镍,用钕少量取代镧得到多元合金后,制出了抗氧化性能高的实用镍氢化物电池,重新掀起了稀土系储氢材料的开发。
由LaNi 5发展为LaNi 5 x M x (M =Al,Co,M n,Cu,Ga,Sn,In,Cr,Fe 等),其中M 有单一金属也有多种金属同时代替的,所形成LaNi 5合金的抗粉化,抗氧化性能得到明显改善。
另一方面为降低La 的成本,采用其它单一稀土金属(如Ce,Pr,N d,Y,Sm)、混合稀土金属(Mm #富铈混合稀土金属、M L #富镧混合稀土金属)、Zr 、T i 等代替La 。
如M mNi 3.55Co 0.75M n 0.4Al 0.3(Mm 为混合稀土,主要成分为La 、Ce 、Pr 、Nd)[3],Mm Ni 5系合金已广泛应用于镍/氢电池的负极活性材料。
因此品种繁多,性能各异的稀土基AB 5型或AB 5 x 型储氢材料在世界各国诞生,并开展了广泛的应用研究,主要应用于储氢及各种Ni MH 电池,其中Ni M H 电池用的负极材料已在各国实现工业化生产。
电化学容量达320mAh/g 以上。
此外,近几年对LaNi 5材料的微观结构以及储氢的状态也有较多的报道[4 6],但LaNi 5系材料吸/放氢的机理研究很少。
今后,对该系合金的研究开发应着重于进一步调整和优化合金的化学组成(包括A 侧混合稀土的组成∃784∃材料科学与工程学报2010年10月及B侧组成的优化),合金的组织结构及合金的表面改性处理等,力求使合金的综合性能进一步得到提高。
2.2 锆钛系拉夫斯(Laves)相AB2型储氢合金AB2型Laves相储氢合金有锆基和钛基两大类。
锆基AB2型Laves相合金主要有Zr Cr系、Zr V系和Zr M n系,其中ZrM n2是一种吸氢量较大的合金(理论容量为482mAh/g)。
20世纪80年代末,为适应电极材料的发展,在ZrM n2合金的基础上开发了一系列电极材料,这类材料具有放电容量高,活化性能好等优点,所以具有较好的应用前景。
钛基AB2型Laves相合金主要有TiM n基和TiCr基储氢合金两大类[7]。
日本松下公司在优化T i M n成分时,发现M n/Ti= 1.5的合金在室温下储氢量最大,可达到T iMn1.5H2.5 (含氢量约为1.8w t%)。
另外热碱浸渍、氟化处理等表面改性对合金的活化及快速充放氢性能均有显著改善。
钛/锆系储氢合金大都用于氢汽车的金属氢化物储氢箱。
当前,AB2型合金存在初期活化困难、高倍率放电性能较差以及合金的原材料价格相对偏高等问题,但由于AB2型合金具有储氢量高和循环寿命长等优势,被看作是N i/MH电池的下一代高容量负极材料。