储氢材料的研究进展_邓安强
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
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。
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。
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。
高容量储氢材料的研究进展
高容量储氢材料的研究进展近年来，随着氢能源的快速发展，高效的储氢材料成为研究的热点之一、高容量储氢材料能够实现更高的氢气贮存密度，从而提高氢气的存储效率和燃烧效能。
下面将在以下几个方面介绍高容量储氢材料的研究进展。
首先，金属有机骨架材料（MOFs）是目前研究的一类重要的高容量储氢材料。
MOFs由金属离子与有机配体组成，具有高度可调性和孔隙结构。
通过调整配体的选择和结构设计，MOFs可以具备稳定的氢气吸附能力。
例如，MOF-177是一种常用的MOF材料，其具有相对较高的氢气吸附容量。
其次，多孔碳材料也是一种优秀的高容量储氢材料。
多孔碳材料具有大量的毛细孔和孔隙结构，提供了良好的氢气吸附位置。
大量研究表明，通过控制碳材料的孔隙大小和表面化学性质，可以显著提高氢气的吸附容量。
例如，通过炭化天然富勒烯（C60）可以获得高度多孔的碳材料，其具有很高的氢气吸附能力。
此外，金属氢化物也是一种重要的高容量储氢材料。
金属氢化物可以通过吸附和反应的方式储氢，并且具有高度的稳定性。
然而，研究人员一直在努力提高金属氢化物的储氢容量和反应动力学。
近年来，通过合金化和纳米化处理等手段，金属氢化物的储氢性能得到了显著改善。
最后，新型的高容量储氢材料也在不断涌现。
例如，二维材料、过渡金属储氢化物和聚合物等材料都被发现具有潜在的储氢能力。
这些新型材料在储氢容量、吸附能力和稳定性方面都具有独特的优势，并在实验室中取得了一定的研究成果。
总的来说，高容量储氢材料的研究进展非常迅速。
通过对材料结构和组成的调整，可以显著提高储氢容量和吸附能力。
未来，研究人员将继续探索新型的高容量储氢材料，并致力于解决储氢过程中的各种挑战，为氢能源的应用提供更加可靠的储氢方案。
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。
高容量储氢材料的研究进展
高容量储氢材料的研究进展
储氢技术是一种重要的能源存储和转换方式，可以在可再生能源产生过剩时存储能量，并在需要时释放。
高容量储氢材料是指能够以较高密度吸附或储存氢气的材料。
以下是一些关于高容量储氢材料的研究进展：
1. 金属有机框架（MOFs）：MOFs是一类由金属离子或簇引导有机配体组装而成的晶格材料。
一些MOFs具有高度可调节的孔隙结构和表面积，能够提供大量的吸附位点以吸附和存储氢气。
2. 碳纳米材料：碳纳米材料，如碳纳米管和石墨烯，具有很高的比表面积和孔隙结构，能够提供许多吸附位点用于储氢。
此外，通过功能化或调控结构，可以进一步增强其储氢性能。
3. 金属氢化物：金属氢化物是一种传统的储氢材料，具有高储氢容量。
近年来，研究人员通过合金化、纳米化和结构调控等手段改善金属氢化物的储氢性能，提高其反应动力学和循环稳定性。
4. 氮化硼（BN）：氮化硼是一种具有高度稳定性和独特结构的材料。
研究表明，氮化硼可以以物理吸附和化学吸附的方式高效吸附和储存氢气。
5. 金属有机骨架（MOBs）：金属有机骨架是一类由过渡金属离子与多种有机配体组装而成的晶格结构材料。
一些MOBs展示了良好的储氢性能，具有高表面积和调控孔隙结构的能力。
这些是仅仅涵盖了几个高容量储氢材料的研究进展。
研究人员正在不断探索和开发新的材料和方法来提高储氢容量、改善循环稳定性和降低成本。
高容量储氢材料的研究对于发展氢能源技术和实现清洁能源转型具有重要意义。
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)。
新能源材料——储氢材料的研究进展
目录1 储氢合金 (1)1.1 储氢合金的原理 (1)1.2 理想的贮氢金属氢化物 (2)1.3 常用储氢合金 (2)1.3.1 稀土系储氢合金 (2)1.3.2 镁系储氢合金 (2)1.3.3 镁基储氢材料的主要制备方法 (2)2 碳基和有机物储氢材料 (2)2.1 碳基储氢材料 (2)2.1.1 活性炭储氢 (2)2.1.2 碳纤维储氢材料 (3)2.1.3 碳纳米管储氢材料 (3)2.2 有机物储氢材料 (3)2.2.1 有机液体储氢 (3)2.2.2 金属有机物储氢 (3)3 络合物储氢材料 (3)4 玻璃微球储氢材料 (4)5 总结 (4)6 参考文献 (5)新能源材料——储氢材料的研究进展摘要综述了近年来储氢材料的研究进展, 简要介绍了合金、碳基和有机物、络合物和玻璃微球等几种主要储氢材料的储氢材料应用并指出储氢材料发展趋势。
关键词储氢材料，应用，进展能源是国民经济的基础, 是人类赖以生产、生活和生存的重要源泉。
随着科学技术的进步, 人类社会经历了薪柴、煤炭和石油三个能源阶段。
从未来社会能源结构看, 人类一方面要面对煤、石油等矿物能源的日益枯竭, 另一方面又要正视矿物能源所造成的环境污染问题。
如酸雨、温室效应等已给人类带来了相当大的危害, 而汽车尾气也成为大气污染的一个主要来源之一。
因此寻找一种可替代传统碳氢化合物能源的新能源已成为世界各国科学家毕生奋斗的目标。
氢在宇宙间含量丰富, 具有许多特殊的性质, 是理想的二次能源。
氢是一种高能量密度、清洁的绿色新能源, 它在燃料电池以及高能可充放电电池等方面展现了很好的应用前景。
在利用氢能的过程中, 氢气的储存和运输是关键问题。
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、碳基和有机物、某些络合物和玻璃微球储氢材料。
本文讨论了几种主要储氢材料的储氢功能特点, 综述了它们的近期研究进展。
(完整版)金属氢化物储氢材料的研究进展
金属氢化物储氢材料的研究进展1.引言随着社会发展、人口增长，人类对能源的需求将越来越大。
以煤、石油、天然气等为代表的化石能源是当前的主要能源，但化石能源属不可再生资源，储量有限，而且化石能源的大量使用，还造成了越来越严重的环境污染问题。
因此，可持续发展的压力迫使人类去寻找更为清洁的新型能源。
氢能作为一种高能量密度、清洁的绿色新能源，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。
氢的利用可以分为制氢、贮氢和使用等三个主要环节，其中，贮氢环节是关键。
贮氢的方式主要有气态贮氢、液态贮氢和固态贮氢等。
气态贮氢是把压缩气体装入高压气瓶中，体积密度较小，最大值为33kgH2·m-5，重量密度为13wt%，但气体压力过大（800bar）[1]，在移动使用过程中可能带来安全隐患。
液态贮氢的体积密度为71 kg H2·m-3，虽然重量密度为100 wt%，但贮存温度过低（21K，1bar），且氢的泄露会带来安全性问题，同时为保持低温所需要的能量消耗也较大。
相比之下，固态贮氢是比较安全节能的贮氢方式。
固态贮氢材料有多种类型。
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、物理吸附储氢材料、复杂氢化物储氢、水合物储氢、直接水解放氢的储氢材料、多孔聚合物储氢材料、有机液体氢化物储氢材料，本文综述了金属氢化物的发展现状，重点分析了金属氢化物的优缺点，谈探究了其未来的发展趋势。
2．金属氢化物储氢材料金属氢化物储氢具有安全可靠、储氢能耗低、储存容量高(单位体积储氢密度高)、制备技术和工艺相对成熟等优点。
此外，金属氢化物储氢还有将氢气纯化、压缩的功能。
因此，金属氢化物储氢是目前应用最为广泛的储氢材料。
储氢合金是指在一定温度和氢气压力下，能可逆地大量吸收、储存和释放氢气的金属间化合物。
储氢合金由两部分组成，一部分为吸氢元素或与氢有很强亲和力的元素(A)，它控制着储氢量的多少，是组成储氢合金的关键元素，主要是I A～VB 族金属，如Ti、Zr、Ca、Mg、V、Nb、Re(稀土元素)；另一部分则为吸氢量小或根本不吸氢的元素(B)，它则控制着吸／放氢的可逆性，起调节生成热与分解压力的作用，如Fe、Co、Ni、Cr、Cu、AI等。
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基金项目 :宁夏大学科学研究基金项目(ZR200818), 宁夏自然科学基金资助项目(N Z0918) 作者简介 :邓安强(1982 -), 男 , 助教 , 硕士研究生 , 从事工程材料教学和科研工作 。 联 系 人 :樊静波(1957 -), 男 , 教授 。
第 12 期
邓安强等 :储氢材 料的研究进展
VoEW CH EM ICA L M A T ERIA LS
第 37 卷第 12 期 2009 年 12 月
储氢材料的研究进展
邓安强1 樊静波1＊ 赵瑞红2 夏广军1 钱克农1
(1.宁夏大学机械工程学院 , 银川 750021 ;2.吉虎系统科技有限公司银川分公司 , 银川 750000)
关键词 储氢材料 , 综述 , 研究进展
Progress in the research of hydrogen storage materials
Deng A nqiang1 Fan Ji ng bo1 Zhao Ruihong2 Xia G uang jun1 Q ian K eno ng1
目前 , 稀土-镁-镍基储氢合金已成为国内 外稀土系储 氢材 料研究的热点课题 , 它是在稀土系储氢合金 的基础上加 入 M g 元素的合金体系 。 该体系合金的储氢 量 、电化 学放电 容量 、电 化学动力学性能比商用 的 A B5 型合金 都要高 , 但是 电化学 循 环稳定性还不够理想 。 国内外学者对该 体系电化 学容量 衰减 机理和如何提高电 化学稳 定性 两方面 作了 大量 的研究 工作 。 对于提高电化学稳定性 , 主要方 法有改善合 金制备工 艺 、退火 热处理 、磁化处理 、制成单型相结构 、制成复合 相结构 合金 、重 要元素(如 M g)的 成 分确 定 、表面 处 理 、元 素 合 金 化等 。 笔 者[ 7] 在国内较 早的 制备 出了 含有 P r5 Co19 、Ce5 Co19 、LaN i5 复 合相结构的 L a4 -x P rx M g Ni19(x =0 ～ 2.0)合金 , 该系列合 金具 有较好的电化学循环稳定性 , 但是距 离商用 Ni-M H 电池 还有 较大的差距 。 对于电化 学容 量衰 减机理 , 一 般认 为是 合金 电 极在循环过程中粉化和腐 蚀造成的 。 Filinchuk Y E[8] 等 研究 了该系列 Ce2 N i7- ty pe 合金的 氢化 物结 构 , 他 认为 , H 原子 主 要占据在 CeNi2结构 单元中 , 而 CeNi5 结构单元无 H 原子 , 这 就说明造成合金膨胀粉化主要发生在 CeNi2 结构单元 。 因此 , 为了提高合金电极 的电化 学循 环稳定 , 可 增加 该体系 合金 中 CaCu5 结构单元数 。
1.3 钛系
T iF e 合金 是 钛 系 储 氢 合 金 的 代 表 , 理 论 储 氢 密 度 为 1.86%(w t), 室温下 平衡氢 压为 0.3M Pa , 具有 CsCl 型 结构 。 该合金放氢温度低 、价 格适中 , 但 是不易 活化 , 易 受杂 质气 体 的影响 , 滞后现象 严重 。 目 前该 体系 合金研 究的 重点 主要 是 通过元素合金化 、表面处理等手段来提高其储 氢性能 。
摘 要 氢能源以其可再生性和良好的环保效应成为未来最具发展潜力的能源载体 , 氢能被公认为人类未 来的理想 能源 , 而氢的储存是发展氢能技术的难点 之一 。本 文综述了目前主要 的储氢材料 , 如合 金储氢 、配位 氢化物储 氢 、碳质材 料储氢 、有机液体氢化物储氢 , 并对未来的储氢材料发展进行了展望 。
目前 , 氢的储存技术主要有两 种 , 第一 种是传 统的储 氢方 法 , 包括高压气态储氢和低温 液态储氢 。 高压 气态储 氢 , 即将 H2 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 H2 的容积比较小 , 储氢量小 , 而且还有爆炸的危险 ;低 温液 态储氢 , 即将 H2 液化后 存储在绝 热容器 中 , 这种方 式的缺 点 是液体储存箱非常庞大 , 隔热 要求比较高 , 并且 容易渗 漏 。 第 二种是新型储氢材料储氢 , 包括 储氢合金储 氢 、配 位氢化 物储 氢 、碳质材料 储氢 、有机 液体 氢 化物 储 氢 、多 孔 材料 储 氢等 。 本文对目前主要新 型储氢 材料 的研究 进展 进行 了综述 , 并 对 未来的储氢材料进行了展望 。
Key words hy drog en sto rag e materia l, review , pr oge ss
氢能 作为理 想的清 洁能源 之一 , 已经受 到世界 各国的 普 遍关注 。 氢能体系主要 包括 氢的 制取 、储 存 、应用 三个 环节 , 而氢的储存是关键 , 也 是目 前氢能 应用 的技 术瓶 颈 。 国际 能 源协会(Internatio nal Energy Ag ency , IEA) 对储 氢材 料的 期 望目标是 在 低于 100 ℃的 条件 下 , 放氢 量(质 量 分 数) 达 到 5 %;美国能源部(DO E)提 出要 实现氢 能源 实用化 的目 标是 , 至 2010 年达到室温及安 全压力 下重 量储氢 率 6.5 %(质量 分 数), 体积 储 氢率 45g/ L ;2015 年 重 量 储 氢率 9.0%(质 量 分 数), 体积储氢 率 81g/ L 。 我 国也 高度 重视 储氢 技 术的 发展 。 在“ 863” 高新技 术发 展规划 和“ 973” 计 划中 , 都将 储氢 材料 作 为重点研究项目 。
1 储氢合金
储氢合金在一定温度和压力下 , 能可 逆地吸 收 、储 存和释 放 H 2 。 由于其储氢量大 、污染少 、制备工 艺相对 成熟 , 所以得 到了广泛的应用 。 目 前 , 储氢 合金研 究比 较深 入的 主要 有以 下 5 种。
1.1 镁系
镁系储氢合金作 为最有 潜力 的金 属氢 化物 储氢 材料 , 近 年来成为储氢合 金领域 研究 的热 点 。 据不 完全 统计 , 国 内外 研究相关镁系储氢合金多达 1000 多种 , 几乎包 括了元 素周期 表中所有稳定金属元素和一些放 射性元素与 镁组成的 储氢材 料 。 目前 , 研 究的 镁系 合 金从 成 分上 看 , 主 要 有镁 基 储 氢合 金 、镁基复合 储氢材料 。
·9·
M g2 N i 合金更 趋于非晶 化 , 晶粒度 变小 , 比表 面积 增大 , 活 性 点增加 , 从而有利于氢的吸收 。
镁基复合储氢材料是近年来镁系储 氢合金一 个新的 发展 方向 , 复合储氢材料可发挥各自 材料的优点 并相互作 用 , 优化 合金的电极性能 。 和镁系储氢合金复合 的材料主 要有碳 质储 氢材料(石墨 、碳纳米管 、碳纳 米纤维 等)、金 属元素(如 Ni 、Pd 等)、化合物(CoB 、FeB 等)。 纳米晶 和非晶 M g 2 Ni 基 合金 , 电 极循环衰退较快 , 与石 墨复合 后[ 3-4] , 合 金表 面的 石墨 层可 有 效减少电极衰退率 , 并能有效提高 M g2 N i 型 材料的放电容量 。 通过球磨制取 M g N i-CoB 和 M g Ni-FeB 复 合材 料[ 5-6] , 两种 混 合物均含有非晶 结构 , M g Ni-Co B 粒子 分布 比较 均匀 , 而 FeB 分布在 M g Ni 表面 , 经 50 次 电化学 充放电 循环 后 , M gN i-CoB 和 M gN i-F eB 的 放 电 容 量 分 别 比 M gN i 高 29.65 % 和 60.99 %, CoB 和 F eB 改 善了 M g N i 合金 的 腐蚀 行为 , 同时 对 合金电极的电化学催化活性也有一定的改善 。
1.2 稀土系
1969 年荷兰菲 利 浦 公司 发 现典 型 的 稀土 储 氢 合金 LaN i5 , 该合金具有吸氢 快 、易 活化 、平 衡压 力适 中等 优点 , 从 而 引发了人们 对稀 土 系储 氢材 料 的研 究热 潮 。 通 过 元素 合 金 化 、化学处理 、非化学 计量比 、不 同的 制备及 热处 理工 艺等 方 法 , L aNi5 型稀土储氢合金 已经作 为商用 的 N i-M H 电池的 负 极材料 , 2008 年北京奥运 会上混 合动力 汽车用 的就 是该系 列 合金粉 , 目前该系列储氢合金正 向大容量 、高寿 命 、耐 低温 、大 电流等方向发展 。
镁基储氢材料典 型的 代表是 M g 2 Ni , 该系 列合 金电 化学 储氢目前研究的比 较多 , 主 要问题 是合 金电极 的电 化学 循环 稳定性差 。 国内外学 者主 要从合 金电 极的 制备 工艺 、元 素合 金化和替代 、热处理 、表面 处理 、与其 它材 料复 合等 方法 来解 决电化学循环稳 定性 , 已经 取得 了一 定的 进展 。 熊伟[ 1] 等用 低温球磨的制备 方法 制备 了 M g-8mol %LaN i0.5 储氢 材料 , 该 制备方法的材料 活化性 能好 , 不 需活化 , 平 台性 能好 , 动 力学 性能也得到一定改善 。 陈玉安[ 2] 研究了 Z r 替代 Ni 后 M g2 N i 合金 的 电 化 学 性 能 变 化 , 研 究 发 现 , M g 2 -x Z rx Ni 合 金 比
Abstract With renew able and g oo d environmental pro tection effects , hy drog en energ y is the most dev elopment po-
tentia l energ y carrier and is recog nized as the ideal energ y fo r human in the future .H owev er , hy drog en sto rage is one o f the difficulties of developing hy drog en ene rgy technolog y .Recent pr og ress in this field such as metal hy drides , complex hydrides , ca rbon adso rbents hydrides , or ganic liquid hy drides, a nd so on w ere reviewed , and it pointed out the development of hy drog en sto rag e material in the future .