储氢材料综述
储氢材料概述
储氢材料概述翟峰 赵志远 赵晓堃 王多北京大学化学与分子工程学院关键词：氢能源 储氢材料 储氢合金 复合氢化物 纳米材料 MOF摘要：氢在21世纪作为一种重要的能源已经成为了人们的共识。
实现氢能源在汽车上的应用面临着一些技术上的困难，解决问题之道在于找到一种理想的车用储氢材料。
近年来该领域的研究取得了一些阶段性的成果，虽然目前发现的各种材料都有不易克服的缺点，但储氢材料的前景还是十分广阔的。
本文分别介绍了储氢材料的几个主要研究方向：金属氢化物及合金、复合氢化物、纳米材料以及金属有机骨架，并预测了该领域未来的发展趋势。
一、 氢——二十一世纪的能源工业革命开启了人类走向现代化的进程。
一个多世纪以来，人类社会快速发展，能源一直是强大的推动力。
人们依靠的主要能源是化石燃料：煤、石油和天然气。
这些燃料的形成开始于千百万年前，数量毕竟有限，在长期的开采之后已经有枯竭的危险。
二百年后，恐怕所有的化石燃料都将消耗殆尽。
况且它们也并非十全十美，如空气污染、酸雨、温室效应，种种环境问题的产生都直接归因于化石燃料的燃烧。
因此，为了人类的可持续发展，寻找一种可再生、具高燃烧值、易于利用又不污染环境的新型燃料已经迫在眉睫。
氢被人们视作化石燃料的最佳替代物。
因为氢在物理和化学方面都体现出诸多优势：(1) 氢具有很高的燃烧值。
)l (O H )g (O 21)g (H 222⎯→⎯+ 1m r mol kJ 286H −θ⋅−=Δ单位质量的氢气所含的化学能（142MJ/kg ）至少是其他化学燃料的三倍（例如，等质量的液体碳氢化合物是47MJ/kg ）。
(2) 氢在氧气中燃烧只产生水，预计不会对环境产生负面影响，是一种绿色的能源。
(3) 氢是地球上最丰富的元素之一。
当然，以分子氢形式存在的H 仅占总量的不到1%，绝大部分是结合在水和烃类中。
要实现氢能源的大规模普及，首先要解决氢气的制取问题，而制取氢气是要消耗化学能的。
目前工业上主要以煤或天然气为原料制取氢气，全球产量达每年5×1010kg ，但以化石燃料制取新能源显然有违我们的初衷，这与燃烧化石燃料无异。
贮氢材料
发展简史
60年代末，美国布鲁海文国家实验室首先发现镁镍合金具有吸氢特性。几乎同时，荷兰菲浦实验室在研究作 为磁性材料IaNi5的性能时，偶然发现LaNi5能大量可逆吸、放氢的性能。1974年日本松下电器公司发现钛锰合金 具有极高的吸氢能力。中国贮氢材料的研究始于70年代末，解决了TiTe的常温活化难题，浙江大学发展了 Mn1-x CaxNi5系贮氢材料。
钛铬系
典型代表是Ticr2，属AB2型，进一步发展为TiZrCrMnVFe，德国HWT公司有商品贮氢罐出售，他们已制成可 贮存2000m3的大型贮氢罐，经改性后这类贮氢材料还可满足不同用途的需要。
钒系
里鲍茨(libowitz)提出的体心立方型钒系贮氢材料，它的熵值高，可用于设计成高效热泵，是新一类贮氢合 金系列。
贮氢材料贮氢后，其体积浓度大于液氢，几种贮氢材料贮氢后的浓度(每立方厘米中的氢原子数×1022)分别 为：液氢(20K)4.2，FeTiH 1.76，LaNi5H 6.7，ZrH27.3，TiH29.2同时，贮氢后一般只有0.5～2.0MPa的压力， 比高压钢瓶贮氢安全，比液氢也安全，成本低。贮氢材料贮氢后放出的氢，纯度可达99.9999%。
压力和机械能
金属贮氢材料吸、放氢时，有一定平衡压，随温度的升高，其平衡压将迅速升高。如某些贮氢材料贮氢后的 平衡压在100℃时达5～12MPa的压力。
电化学功能
贮氢材料本身具有一定的电化学催化功能，同时，所释放出的氢也极易转化成电能，因此可利用此功能开发 二次电池。
储氢材料综述
AB2 V和V基固溶体
AB5型
典型代表：LaNi5
室温下，与几个大气压的氢反应： LaNi5+3H2 ↔LaNi5H6
储氢量约1.4wt％。
优点：吸氢量大、易活化、不易中毒、平衡压力适 中、滞后小、吸放氢快等。
缺点：易粉化、成本高。
A2B型
典型代表：Mg2Ni 在1.4 MPa、200℃条件下：
常见的有：铝氢化物 硼氢化物 氮氢化物
铝氢化物
典型代表：LiAlH4
第三步反应温度在400℃以上，明显不适合车载使用。 因此以前两步为主，放氢量约7.9wt%
硼氢化物
典型代表：LiBH4
LiBH4 ↔LiH+B+3/2H2 （600K） ∆H=69kJ/molH2 放氢量约13.8wt%。
LiBH4中加入LiNH2反应如下： LiBH4+2LiNH2 ↔Li3BN2+4H2 （450K） ∆H=-23kJ/molH2。 放氢量约7.9wt%～9.5wt%。
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2020/1/26
和动力学性能[4]
•阳离子替代 用Li原子部分替代对Na3AlH6中的Na原子,形成
Na2LiAlH6,该氢化物平台压降低。
•阴离子替代 用F原子部分替代Na3AlH6中的H原子,形成Na3AIH6-xFx,
该氢化物展现了较好的平台性能。
氢化物反应失稳
氢化物反应失稳是通过添加适当的反应物来改变氢 化物的原有分解路径,以形成更加稳定的脱氢产物。[4] AH2+B↔ABx+xB 反应焓较小,从而降低了 氢化物的分解温度,且易 于可逆加氢反应的进行
所需温度低,研究的重点是提高储氢温度。
材料的储氢材料和氢能储存
材料的储氢材料和氢能储存随着全球对可再生能源和清洁能源的追求，氢能作为一种高能量密度、零排放的能源被广泛关注。
然而，氢气的储存一直是一个挑战。
在储存氢气的过程中，储氢材料起到关键的作用。
本文将介绍一些常见的储氢材料，以及它们在氢能储存中的应用。
1. 金属储氢材料金属储氢材料是目前应用最为广泛的一类储氢材料。
它们通常是将氢气吸附或反应嵌入到金属晶格中，从而实现氢气的储存。
1.1 金属合金金属合金是指由两种或更多种金属元素组成的材料。
例如，钛镍合金和镁铝合金都是常见的金属储氢材料。
这些合金具有较高的储氢容量和较好的循环稳定性，在氢能储存领域具有广泛的应用前景。
1.2 金属有机框架材料金属有机框架材料（MOF）是由金属离子或金属簇与有机配体组成的晶体材料。
它们具有高度可调性和多孔结构，可以通过改变金属元素和有机配体的组合来调节其储氢性能。
MOF在氢能储存中表现出很高的储氢容量和循环稳定性。
2. 炭材料炭材料是一类由碳元素组成的材料，具有良好的储氢性能。
它们通常具有高比表面积和孔隙结构，可以将氢气吸附到其表面或孔隙中。
例如，活性炭和多孔碳纤维都是常见的炭材料，它们在氢能储存方面具有潜在的应用前景。
3. 化合物材料化合物材料是指由金属元素和非金属元素组成的化合物。
它们通常具有较高的储氢容量和较好的热稳定性。
例如，氨合物是一种常见的化合物储氢材料，可以通过吸附氢气并在一定温度下释放氢气。
4. 氢化物材料氢化物材料是指由金属元素和氢元素组成的化合物。
它们具有很高的储氢密度和较好的储氢性能。
例如，碱金属氢化物和过渡金属氢化物都是常见的氢化物储氢材料。
总结起来，储氢材料的选择与氢能储存的效率和可行性密切相关。
金属储氢材料、炭材料、化合物材料和氢化物材料都是常见的储氢材料，它们在氢能储存领域具有广泛的应用前景。
随着科学技术的不断进步，相信在不久的将来，氢能储存技术将为人类实现可持续发展作出更大的贡献。
注意：此文章仅供参考，具体内容应根据题目要求自行撰写。
储氢材料综述范文
储氢材料综述范文储氢材料是指能够吸收、储存并释放氢气的材料。
在氢能源领域的发展中，储氢是一个至关重要的环节，因为氢气的体积密度很大，必须以高效的方式储存，以方便在需要时使用。
本文将对当前常用的储氢材料进行综述，并探讨它们的优缺点。
1.吸附剂吸附剂是一种通过吸附氢气将其储存的材料。
常见的吸附剂有多孔碳材料、金属有机骨架（MOFs）和石墨烯等。
吸附剂具有吸附容量大、反应速度快等特点，但其储氢能力受到温度和压力的影响较大。
此外，吸附剂在吸附和释放氢气时存在能量损失，影响了系统能量效率。
2.氢化物氢化物是一种将氢气与金属元素结合形成化合物的材料，例如金属氢化物和金属嵌/插入化合物。
氢化物储氢的优势在于储氢密度高，但其缺点是吸附和释放氢气的反应速度较慢，且需要较高的温度和压力条件。
此外，氢化物的循环稳定性也是一个需要解决的问题。
3.化学氢储存（化学吸附）化学氢储存是指将氢气吸附到化学反应中产生产物中的材料。
常见的化学吸附剂有氨基硼烷和有机液体。
化学氢储存的优点是储氢密度高，且在环境条件下能够进行吸附和释放反应。
然而，该方法的主要挑战是吸附和释放反应的速率以及循环稳定性的问题。
4.内聚力储氢内聚力储氢是指将氢气以化学键的形式储存在材料中，例如氢化镁和氢化锂等。
这种储氢方式具有很高的储氢密度，同时释放氢气时产生的化学能也可以被利用。
然而，内聚力储氢的挑战在于原料的成本高，以及吸附和释放氢气的动力学限制。
总体而言，不同类型的储氢材料各有优劣势。
目前，研究人员正在努力开发新型储氢材料，以提高储氢容量、降低操作条件、提高储氢效率等。
此外，也有一些复合储氢材料正在研究中，通过结合多种储氢机制来提高整体储氢性能。
综上所述，储氢材料是氢能源领域不可或缺的一部分。
吸附剂、氢化物、化学吸附和内聚力储氢等不同类型的储氢材料各有优劣势，需要根据具体应用场景选择合适的储氢材料。
随着技术的不断进步，相信将会出现更加高效、便捷的储氢技术，进一步推动氢能源的发展。
储氢材料简介精选课件 (一)
储氢材料简介精选课件 (一)
储氢材料是一种用于储存氢气的材料，是未来氢能源发展的重要组成部分。
因为氢气是一种很容易燃烧的气体，而且能量密度高，因此储氢材料的研发和应用对于氢能源的发展具有重要意义。
本文将为大家介绍一些储氢材料的基本信息和特点。
一、金属储氢材料
金属储氢材料是最早被研究和应用的储氢材料之一。
金属储氢材料的优点是氢气吸附能力强，氢气释放速率高，储氢量大。
但其缺点也是显而易见的，金属储氢材料本身质量较大，不便于携带和使用。
二、碳基储氢材料
碳基储氢材料是一种储氢材料，其基本原理是将氢气吸附在碳材料表面上。
其优点是储氢量大，可重复使用，成本低廉，但其缺点也非常明显，碳基储氢材料的反应速率较低，吸氢量和释氢量不稳定。
三、氮杂环化合物储氢材料
相比于其他储氢材料，氮杂环化合物储氢材料的储氢量更高。
其优点是储氢量大，对氢气的吸附和释放速度快，但其缺点也很明显，需要高温和高压环境才能实现氧化物的还原或者还原氧化物。
四、化学储氢材料
化学储氢材料是利用化学反应将氢气储存在其内部的储氢材料。
其优点是原料易得，储氢周期长，但其缺点也非常明显，从化学反应的角
度来看，储氢和释氢的过程较为复杂，容易发生不可逆反应，因此化学储氢材料在实际应用中存在一定的难度。
总之，储氢材料的研究和应用是未来氢能源发展的重要组成部分。
通过对现有储氢材料的研究和开发，实现氢能源的可持续发展。
储氢材料详细资料大全
储氢材料详细资料大全储氢材料(hydrogen storage material)一类能可逆地吸收和释放氢气的材料。
最早发现的是金属钯，1体积钯能溶解几百体积的氢气，但钯很贵，缺少实用价值。
基本介绍•中文名：储氢材料•外文名：hydrogen storage material•时间：20世纪70年代以后•不同储氢方式：气态、固态、液态•常见材料：合金、有机液体以及纳米储氢材料•要求：安全、成本低、容量大、使用方便储氢材料简介,储氢方式,气态储氢,液态储氢,固态储氢,存在问题,常见储氢材料,储氢材料简介储氢材料（hydrogen storage material）随着工业的发展和人们物质生活水平的提高,能源的需求也与日俱增。
由于近几十年来使用的能源主要来自化石燃料(如煤、石油和天然气等),而其使用不可避免地污染环境,再加上其储量有限,所以寻找可再生的绿色能源迫在眉睫。
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。
氢能利用需要解决以下 3 个问题:氢的制取、储运和套用 ,而氢能的储运则是氢能套用的关键。
氢在通常条件下以气态形式存在, 且易燃、易爆、易扩散,使得人们在实际套用中要优先考虑氢储存和运输中的安全、高效和无泄漏损失,这就给储存和运输带来很大的困难。
储氢方式气态储氢气态存储是对氢气加压，减小体积，以气体形式储存于特定容器中，根据压力大小的不同，气态储存又可分为低压储存和高压储存。
氢气可以像天然气一样用低压储存，使用巨大的水密封储槽。
该 ... 适合大规模储存气体时使用。
由于氢的密度太低，套用不多。
气态高压储存是最普通和最直接的储存方式，通过高压阀的调节就可以直接将氢气释放出来。
普通高压气态储氢是一种套用广泛、简便易行的储氢方式 ,而且成本低, 充放气速度快 , 且在常温下就可进行。
储氢材料综述
储氢材料综述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，全球能源供应日趋紧缺，环境污染的日益加剧，已有的能源和资源正在已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，氢作为一种储量丰富、来源广泛、能量密度高的绿色能源及能源载体，日益受到人们的关注。
2010年，美国能源部提出的实用化储氢系统的指标为：储氢质量百分数为6.5%，体积容量为62kg/m3，车用储氢系统的储氢能力大于31kg/m3，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，储氢材料是重点的研究项目。
氢能的利用需要解决三个问题：氢能的制取、储运和应用，而氢能的储运则是氢能利用的瓶颈。
因为正常情况下氢气以气态形式存在、密度最小、易燃、易爆、易扩散，这给储运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，因此必须解决储运和运输问题。
储氢和输氢技术要求能量密度大（包含质量储氢密度）、能耗小、安全性高。
本文综述了所采用的和正在研究的储氢材料与技术，包括金属储氢材料、金属有机框架材料、碳质材料、有机液体储氢材料、络合物及氨基和亚氨基储氢材料等储氢材料的研究现状及趋势。
（一）金属储氢材料金属合金储氢材料具有安全可靠、储氢能耗低、储存容量高、制备技术和工艺相对成熟等特点。
此外，金属储氢材料还有将氢气纯化、压缩的功能。
下图为一些金属储氢材料储氢性能的对照：稀土储氢合金中的典型代表是LaNi5。
该合金为CaCu5型六方结构，它的有点为活化容易，平台压力适中且平坦，吸/放氢平衡压差小，动力性能优良，不易中毒。
此外，该合金还具有吸/放氢纯度高的特点（99.9%以上）。
LaNi5合金的缺点为抗氧化、抗粉化性能较差，且由于含有稀土元素La，价格偏高。
Willems J J等人通过采用Mm取代部分元素La，不仅使其抗粉化、抗氧化性能得到改善，而且降低了稀土合金的成本，但同时带来了氢分解压升高的问题。
金属材料之储氢材料
储氢材料通过物理吸附或化学反 应的方式储存氢气，具有高容量 、高纯度、低成本等优点。
储氢材料的分类
根据储氢原理，储氢材料可分为 物理吸附储氢和化学反应储氢两
类。
物理吸附储氢材料主要利用材料 表面的物理吸附作用储存氢气， 具有较高的储存密度和安全性。
化学反应储氢材料通过化学反应 将氢气储存于材料的化学键中， 具有较高的储存容量和较低的成
02 金属储氢材料的特性
金属储氢原理
金属与氢气发生反应，通过物理吸附或化学键合的方式将氢气储存于金属材料中。
金属储氢过程中，氢气与金属原子之间相互作用，形成稳定的金属氢化物。
金属储氢的原理主要基于金属的化学性质和晶体结构，不同的金属具有不同的储氢 能力和特性。
金属储氢材料的优点
01
02
03
高储氢密度
燃油效率和环保性能。
汽车热能回收
03
金属储氢材料可以吸收和释放大量的热能，可用于汽车热能回
收和利用。
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THANKS
降低成本和提高安全性
成本
金属储氢材料的成本较高，限制了其 大规模应用。通过降低材料成本、优 化制备工艺和提高回收利用率，可以 降低金属储氢材料的成本。
安全性
金属储氢材料在充放氢过程中存在一 定的安全隐患。因此，提高金属储氢 材料的安全性是当前面临的重要挑战。 通过改进材料结构和控制反应条件， 可以降低安全风险。
材料复合化
金属间化合物
多层复合材料
通过控制金属元素的配比和合成条件， 制备具有优异性能的金属间化合物储 氢材料。
将不同种类的金属储氢材料进行多层 复合，利用各层材料的优点实现优异 的综合性能。
纳米复合材料
将金属储氢材料与纳米尺度的其他材 料（如碳纳米管、陶瓷颗粒等）进行 复合，以提高材料的储氢性能和机械 强度。
储氢材料有哪些
储氢材料有哪些
储氢材料是指能够吸附、吸收或储存氢气的材料。
随着氢能源的发展，储氢材
料的研究和开发变得越来越重要。
目前，主要的储氢材料包括金属氢化物、碳基材料、化合物材料等。
这些材料在储氢过程中具有不同的特性和应用。
金属氢化物是一类重要的储氢材料，它们可以通过吸附氢气来实现储氢。
金属
氢化物的储氢能力主要取决于金属和氢原子之间的化学键强度。
常见的金属氢化物包括镁、钛、锆等金属的氢化物。
这些材料在储氢过程中能够释放出大量的能量，因此被广泛应用于氢能源领域。
碳基材料也是重要的储氢材料之一。
碳材料具有较大的比表面积和丰富的微孔
结构，能够有效地吸附氢气。
常见的碳基储氢材料包括活性炭、碳纳米管、石墨烯等。
这些材料具有良好的化学稳定性和储氢性能，因此被广泛应用于氢能源的储氢系统中。
除了金属氢化物和碳基材料，化合物材料也是重要的储氢材料之一。
化合物材
料通常由金属、非金属元素组成，具有较高的储氢容量和储氢速率。
常见的化合物储氢材料包括金属有机框架材料、过渡金属硼化物、氨硼烷等。
这些材料在储氢过程中能够实现高密度的氢储存，因此被广泛应用于氢能源的储氢系统和储氢车辆中。
总的来说，储氢材料的研究和开发对于推动氢能源的发展具有重要意义。
不同
类型的储氢材料具有不同的特性和应用，可以根据具体的需求选择合适的材料。
随着科技的不断进步，相信未来会有更多高效、安全、经济的储氢材料出现，为氢能源的发展注入新的动力。
储氢材料介绍
3
在以氢作为能源媒体的氢能体系中，
氢的贮存与运输是实际应用中的关键。
贮氢材料就是作为氢的贮存与运输媒 体而成为当前材料研究的一个热点项目。
4
贮氢材料(Hydrogen storage materials)是在通常条件下能可逆地大量
吸收和放出氢气的特种金属材料。
5
贮氢材料的作用相当于贮氢容器。
贮氢材料在室温和常压条件下能迅速
23
氢在各种金属中的溶解热H(kcal/mol)
24
可见IA-IVA族金属的氢的溶解热是负
(放热)的很大的值，称为吸收氢的元素；
VIA--VIII族金属显示出正(吸热)的值 或很小的负值，称为非吸收氢的元素； VA族金属刚好显示出两者中间的数值。
25
2、金属氢化物的能量贮存、转换
金属氢化物可以作为能量贮存、转换
的斜率可求
出 H，由直
平 衡 氢 压 ／
线在lnp轴上
的截距可求
Mpa
出 S。
各种贮氢合金的平衡氢压与温度的关系 (Mm为混合稀土合金) 52
300K时，氢气的熵值为31cal/K.mol.H2，
与之相比，金属氢化物中氢的熵值较小，即
式：
mn MH n ( ) H 2 MH m 2
p3 p2
p1
C p1 B n2 n1 A 对应一个M原子的氢原子数/n
2 M (固) H 2 (气, p ) n
在下面的反应：
吸氢,放热
放氢,吸热
2 MH n (固) H n
完成之前，压力为一定值。
47
若相成分为n， 相成分为m，则在温
度T1时等压区域里的反应为：
mn MH n ( ) H 2 MH m 2
储氢材料概述范文
储氢材料概述范文储氢材料是指能够储存和释放氢气的物质。
随着氢能源的广泛应用，储氢材料的研究和开发已经成为一个热门领域。
本文将对目前常见的几种储氢材料进行概述，并探讨其优缺点及应用前景。
1.吸附储氢材料：吸附储氢材料是将氢气吸附在其表面上的材料。
常见的吸附储氢材料包括活性炭、金属有机框架（MOF）和多孔有机聚合物（POPs）。
吸附储氢材料的优点是具有较高的氢气储存密度和良好的可逆性，但其缺点是在吸附和释放过程中需要较高的温度和压力。
2.吸氢合金材料：吸氢合金材料是由金属和氢气形成化合物所构成的材料。
吸氢合金材料具有很高的氢气质量分数，能够在相对较低的温度和压力下吸附和释放氢气。
其中，铁、镁和钛等金属是常用的吸氢合金材料。
然而，吸氢合金材料的缺点是储氢量较低，且氢气的吸附和释放速度较慢。
3.化学储氢材料：化学储氢材料是通过在材料中形成化学键来储存氢气的。
常见的化学储氢材料包括金属氢化物、氮化物和储氢合金。
这些材料具有较高的储氢密度，但释放氢气时需要较高的温度和压力。
此外，化学储氢材料在储氢和释放过程中会有副产物生成的问题，需要进一步处理。
4.硼类材料：硼类材料包括硼氢化物和硼氮化物等。
这些材料具有很高的储氢密度，可以在相对较低的温度和压力下吸附和释放氢气。
硼类材料作为一种储氢材料具有潜在的应用前景，但其储氢和释放速率以及可逆性仍然需要进一步改进。
总结来说，吸附储氢材料、吸氢合金材料、化学储氢材料和硼类材料是目前常见的储氢材料。
各种储氢材料具有不同的特点和应用场景，在氢能源的开发和应用中有着重要的地位。
未来的研究还需要进一步提高储氢密度、降低储氢和释放的温度/压力要求，并解决副产物生成等问题，以实现储氢材料的可持续发展。
储氢材料简介范文
储氢材料简介范文引言：随着能源消耗的不断增加和环境污染的加剧，寻找一种高效、环保的能源储存技术变得越来越重要。
氢能作为一种清洁、可再生的能源，正在受到广泛的关注。
然而，氢气的储存一直是一个技术难题。
寻找一种合适的储氢材料是实现氢能利用的关键之一、本文将介绍几种常见的储氢材料，并对其特点和应用进行分析。
一、金属储氢材料金属储氢材料是最传统的一种储氢材料。
常见的金属储氢材料包括钛合金、镁合金、锆合金等。
这些材料具有储氢容量高、反应速率快等特点。
但是，金属储氢材料存在工艺复杂、储氢温度较高等问题，限制了其在实际应用中的推广。
二、吸附材料吸附材料是一种将氢气物理吸附在材料表面的方法。
常见的吸附材料包括活性炭、金属有机骨架、多孔有机聚合物等。
这些材料具有表面积大、容易制备等特点，但是吸附材料的储氢容量和吸附/释放速率较低，对性能的要求较高。
三、化学储氢材料化学储氢材料是将氢气以化学形式储存在材料中，并通过化学反应进行储氢和释放氢的过程。
常见的化学储氢材料包括氢化物、金属氢化物、有机液体等。
这些材料具有储氢容量高、储氢密度大等优点，但是存在反应速率慢、反应温度高等问题，对材料的选择和设计提出了挑战。
四、固态氢储存体系固态氢储存体系是一种结合了吸附和化学储氢方法的新型储氢技术。
其基本原理是将金属氢化物储氢剂与载体进行结合，通过吸附和化学反应双重方式来储存和释放氢气。
常见的固态氢储存体系包括氢化物储氢剂/多孔材料、氢化物储氢剂/焊接材料等。
这些储氢体系克服了传统储氢材料的缺点，具有储氢性能稳定、循环寿命长等优点。
结尾：综上所述，储氢材料是实现氢能利用的关键之一、金属储氢材料、吸附材料、化学储氢材料和固态氢储存体系都是常见的储氢材料。
每种材料都有其独特的优点和局限性。
未来的研究应该注重提高储氢容量、改善储氢速率、降低储氢温度等方面的性能。
随着技术的不断发展，相信储氢材料的性能将得到显著的改善，为氢能的广泛应用提供更加可靠的支持。
储氢材料综述 ppt课件
优点：吸氢量大、易活化、不易中毒、平衡压力适 中、滞后小、吸放氢快等。
缺点：易粉化、成本高。
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A2B型
典型代表：Mg2Ni
在1.4 MPa、200℃条件下： Mg2Ni+2H2 ↔Mg2NiH4
储氢量约3.6wt％。
优点：密度小、储氢容量高、价格低廉、资源丰富。
缺点：活化困难，反应速度慢，放氢温度高。
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12
V和V基固溶体
典型代表：(V0.9Ti0.1)0.95Fe0.05
储氢量约3.7wt%。
优点：储氢密度较大，平衡压适中，能在室温条件下大 量储氢，尤其是抗粉化性能好
缺点：合金熔点高、价格昂贵、制备相对比较困难、对 环境不太友好、不适合大规模应用
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金属储氢材料的改良： 改变化学计量 元素替代
7
金属（合金）储氢材料分类：
A5B A2B AB
A元素化 物的吸热型金属
AB2
V和V基固溶体
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AB5型
典型代表：LaNi5
室温下，与几个大气压的氢反应： LaNi5+3H2 ↔LaNi5H6
储氢量约1.4wt％。
第三步反应温度在400℃以上，明显不适合车载使用。 因此以前两步为主，放氢量约7.9wt%
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硼氢化物
典型代表：LiBH4
LiBH4 ↔LiH+B+3/2H2 （600K） ∆H=69kJ/molH2 放氢量约13.8wt%。
LiBH4中加入LiNH2反应如下： LiBH4+2LiNH2 ↔Li3BN2+4H2 （450K） ∆H=-23kJ/molH2。 放氢量约7.9wt%～9.5wt%。
储氢合金材料简介
储氢合金材料简介氢是一种高效能且对自然环境无污染的燃料，1千克氢燃烧时可放出14万焦耳的热量，是同样重量汽油发热量的3倍。
氢气可以通过电解水的方法产生，同时它燃烧后又生成水，因此氢气是不污染环境、取之不尽、用之不竭的新型能源。
氢在常温下是气体，脾气很暴躁，当与空气混合浓度达到4～97% 范围时就会与明火燃烧爆炸，这就给使用、运输和储存带来了困难。
因此，若没有一种方便的储存氢气的办法，氢就不可能作为普通的常规能源得到广泛应用。
常规储氢办法包括高压钢瓶装压缩气态氢和一种特制瓶装液态氢两种。
利用高压钢瓶（氢气瓶）来储存氢气，瓶内最高可加压到几百个大气压，但即使这样，由于钢瓶储存氢气的容积小，存储量有限，因此所装氢气的质量不到氢气瓶质量的1%，而且既笨重，又有爆炸的危险。
采用液态氢储存方式，就是先将气态氢降温到-253℃变为液体后保存在一个特殊结构的液体氢储存箱，然而由于液体储存箱非常庞大，而且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以至流失。
目前，液氢主要用作火箭和航天飞机等特殊领域的液体燃料，它与液氧燃烧放出巨大的能量来推动火箭和航天飞机飞行。
总的来说，高压储氢和液态储氢两种存储氢方式，都需要消耗大量的机械能来压缩氢气或液化氢气，因此能耗非常高，且存在存储容器笨重不便、不安全等缺点，因而其应用受到限制。
图 1 储氢钢瓶图 2 以液氢为燃料的火箭20世纪60年代，材料王国里出现了能储存氢的金属和合金，统称为储氢合金（hydrogen storage metal ）,这些金属或合金具有很强的捕捉氢的能力，它可以在一定的温度和压力条件下，氢分子在合金(或金属)中先分解成单个的原子，而这些氢原子便“见缝插针”般地进入合金原子之间的缝隙中，并与合金进行化学反应生成金属氢化物(metal hydrides)，外在表现为大量“吸收”氢气，同时放出大量热量。
而当对这些金属氢化物进行加热时，它们又会发生分解反应，氢原子又能结合成氢分子释放出来，而且伴随有明显的吸热效应。
储氢材料
金属储氢材料可分为两大类,一类是合金氢化物材料,另一类是金属配位氢化物材料。某些金属或合金与氢反应后以金属氢化物形式吸氢,生成的金属氢化物加热后释放出氢,利用这一特性储氢,其储氢密度可达标准状态下氢气的1 000倍,与液氢相同甚至超过液氢[4]。迄今为止,趋于成熟和具备实用价值的金属氢化物储氢材料主要有稀土系、Laves相系、镁系和钛系四大系列。
四、结束语
金属储氢材料,不仅是优良的储氢材料,还是新型的功能材料,可用于电能、机械能、热能和化学能的转换和储存,具有广阔的应用前景。然而到目前为止,那些在室温下容易释放氢的金属氢化物,其可逆吸氢量不超过2%,无法满足实际需求。同时由于成本、原料来源和性能缺陷等诸多原因的制约,使得这些材料的实际应用受到限制。从可持续发展的战略角度出发,新型的金属储氢材料应满足这样一些要求:①原料来源广、成本低、制造工艺简单;②密度小、氢含量高、能量密度大;③可逆吸放氢速度快、效率高;④循环使用寿命高等。国际能源协会(IEA)规定未来新型储氢材料的标准为:在低于373 K下吸氢容量大于5%。要达到这一标准,科研工作者尚需协同努力,做好金属储氢材料的研究工作。
[5]蔡学章.Ti45Zr38Ni17非晶粉和准晶粉的高压贮氢[J].稀有金属快报,2003,22(11):18-19.
[6]陈异,蒋利军.Ti-Mn基Laves相贮氢合金的研究[J].稀有金属快报,2005,24(5):28-32.
[7]王志兴,李新海,陈启元,等.AB5型非化学计量贮氢合金电极过程动力学研究[J].中国稀土报,2008,21(6):647-651.
一、氢的存储标准与现状
衡量储氢材料性能的标准主要有两个:体积密度(kg/m3)和储氢质量分数。体积密度为系统单位体积内储存氢气的质量,储氢质量分数为系统储存氢气的质量与系统质量的值。另外,充放氢的可逆性、充放气速率及可循环使用寿命等也是衡量储氢材料性能的重要参数。
储氢材料综述
储氢材料研究现状与发展趋势xxx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,如金属储氢(镁基储氢、Fe-Ti基储氢、金属配位氢化物、钒基固溶体型储氢)、碳基储氢、有机液体储氢等材料,比较了各种储氢材料的优缺点,并指出其发展趋势。
关键字：储氢材料，储氢性能，金属储氢，碳基储氢，有机液体储氢。
1.引言氢原料来源广泛、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。
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5wt%,体积储氢密度大于50kgH2/m3,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6wt%,体积储氢密度大于45kgH2/m3;到2015年上述指标分别达9wt%和81kgH2/m3;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)。
文献综述
新型材料储氢合金的研究与发展状况摘要：储氢材料是伴随着氢能利用在最近三十多年才发展起来的新型功能材料。
它在氢能系统中作为氢的存储与输送的载体是一种重要的候选材料。
20世纪60年代，材料王国里出现了能储存氢的金属和合金，统称为储氢合金。
这些合金材料具有很强的捕捉氢的能力，它可以在一定的温度和压力条件下，氢分子在合金中先分解成单个的原子，而这些氢原子便“见缝插针”般地进入合金原子之间的缝隙中，并与合金进行化学反应生成金属氢化物，外在表现为大量“吸收”氢气，同时放出大量热量。
而当对这些金属氢化物进行加热时，它们又会发生分解反应，氢原子又能结合成氢分子释放出来，而且伴随有明显的吸热效应。
采用储氢合金来储氢，不仅具有储氢量大、能耗低，工作压力低、使用方便的特点，而且可免去庞大的钢制容器，从而使存储和运输方便而且安全。
氢与储氢材料的组合,将是21世纪新能源—氢能的开发与利用的最佳搭档。
关键词：镁基储氢合金; 机械合金化; 储氢性能; 复合材料前言：纵观历史长河，从最早的化石能源——煤炭、石油、天然气，到后来的蒸汽能、电能，乃至近代的太阳能、风能、水能、潮汐能和热能、生物能、核能等均为人类文明发展做出了不可估量的贡献。
但是，一方面化石燃料的储量有限，据估计[1],现有的石油资源按现在的开采速度到2050年将告耗尽，人类将面临着“世界能源危机”；另一方面，化石燃料作为能源材料造成全球生态环境污染日益严重；温室效应使气候变暖；风、涝、干旱等灾害频频发生，严重影响了人类生存和工、农、林、牧、渔业的发展，而且有愈演愈烈的趋势。
因此，能源和环境问题引起了世界各国的关注，纷纷采取切实措施，保护环境，开发新能源。
氢能正是一种在常规能源危机的出现后，人们期待的一种新的二次能源，而储氢合金材料正是装载氢能的最佳材料。
主题：一、氢能简介氢位于元素周期表之首，它的原子序数为1，在常温常压下为气态，在超低温高压下又可成为液态。
作为能源，氢有以下特点:(1)所有元素中，氢重量最轻。
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储氢材料研究现状与发展趋势xxx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,如金属储氢(镁基储氢、Fe-Ti基储氢、金属配位氢化物、钒基固溶体型储氢)、碳基储氢、有机液体储氢等材料,比较了各种储氢材料的优缺点,并指出其发展趋势。
关键字：储氢材料，储氢性能，金属储氢，碳基储氢，有机液体储氢。
1.引言氢原料来源广泛、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。
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5wt%,体积储氢密度大于50kgH2/m3,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6wt%,体积储氢密度大于45kgH2/m3;到2015年上述指标分别达9wt%和81kgH2/m3;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储氢材料的研究始于上世纪60年代末,由美国Brookhaven国家实验室和荷兰Philips公司分别报道发现Mg2Ni和LaNi5可吸收大量的氢,并伴随产生很大的热效应,这种特性使之有可能应用于储氢、热泵、氢分离等技术领域,引起了学术界和工业界的广泛兴趣,并很快在上述领域得到成功应用。
尤其是上世纪80年代,储氢合金在镍-金属氢化物(Ni-MH)可充电池技术上的成功应用,在全球范围掀起了储氢材料的研究热潮。
我国政府也及时对这一领域给予大力支持,通过20余年的共同努力,我国的储氢电极材料及其相关产业得到快速发展。
2007年我国储氢电极材料年产量近万吨,位居世界前列。
储氢材料主要可分为物理吸附类材料、金属合金氢化物材料、复合化学氢化合物材料、液态有机储氢材料等。
通过综述主要储氢材料的研究进展，归纳了上述各类材料的优缺点，并评价了其存在的主要问题。
最后评价了未来最可能用于氢能规模利用的储氢方式，以期为储氢材料的未来发展重点的走向提供参考。
2.金属储氢材料基于氢化物的固态储氢技术由于其独有的安全性和高能量密度,被认为是最有希望的一种储氢方式。
20世纪60年代末美国Brookhaven国家实验室和荷兰Philips公司分别发现Mg2Ni和LaNi5具有良好的储氢特性,引起了人们的广泛关注,并迅速应用到氢储存、净化、分离、压缩、热泵和金属氢化物镍(Ni/MH)二次电池。
特别是进入20世纪90年代,随着氢燃料电池汽车的发展,为实现燃氢汽车与燃油汽车相近的性能指标,对高容量储氢材料的需求与日俱增。
传统的间隙式金属氢化物的储氢量一般小于3wt%,不能满足车载氢源系统的要求。
为达到可逆储氢量5.0wt%~5.5wt%的目标,人们将研究重点主要集中在了由轻元素组成的氢化物材料上。
尤其是1997年,德国马普研究所的Bogdanovic和Schwichardi发现添加Ti 基催化剂的NaAlH4可以在100~200℃范围内实现可逆地吸放氢。
储氢量可达5.6wt%,激起了国际上对轻金属配位氢化物的研究热潮。
目前,开发中的高容量储氢材料主要包括:金属铝氢化物、金属硼氢化物、金属氮氢化物和氨基硼烷化合物等,这些材料的储氢量在5.8wt%~19.6wt%之间(图2),是最有希望满足美国DOE 对轻型汽车用车载储氢系统最新要求的储氢介质。
2.1.镁基储氢材料在合金储氢材料中,镁基储氢合金是最有潜力的金属氢化物储氢材料,已引起包括中国在内的世界各国的关注,纷纷投入大量人力、物力和资金研发镁基储氢合金材料。
20世纪90年代以后,随着机械合金化手段的提高,对镁基储氢材料的研究取得了长足的发展。
特别是近几年,对大量镁基储氢复合材料的研究非常活跃。
根据复合材料的性质可把镁基储氢复合材料分为两类:化合物-镁基储氢材料的复合与单质-镁基储氢材料的复合。
于振兴等在镁-镍粉中添加过渡金属氧化物和过渡金属氯化物所获得的复合材料,是一种非常典型的具有较好储氢性能的储氢复合材料。
目前,在镁基储氢材料中添加单质元素较多的是Fe、V、Pd等,Zaluska等是研究单质合金元素的代表,研究的Mg2Pd复合材料有良好的充放氢动力学性能。
Zaluska等用球磨法制成的Mg-Pd复合材料,其颗粒直径为50nm左右,100℃时就可以发生明显吸氢行为,最大吸氢量为6.3wt%,放氢温度在280℃左右。
Liang等制备出MgH2-V,在200℃、1.0MPa氢压下,100s内吸氢量达5.5wt%。
在0.015MPa压力下,放氢温度为300℃。
Mg-Mg2Ni合金是由MgH2和Mg2NiH4在保护气体下球磨制得,在280℃、6min内放氢5.5wt%,240℃、10min内放氢4.8wt%,220℃、50min内放氢5.1wt%,其吸/放氢性能远优于Mg-20wt%Ni合金。
常见的化合物-镁基储氢复合材料有:Mg-LaNi5、Mg-TiFe、Mg-Mg2Ni。
Liang 等报道,球磨法制备的Mg-30wt%LaNi5和MgH2-30wt%LaNi5纳米晶复合材料在300℃时吸/放氢量5wt%,放氢动力学性能明显改善。
Wan等利用球磨法制备的Mg-50wt%ZrFe1.4Cr0.6纳米晶复合材料,在623K,2.0MPa氢压下,吸氢量达3.4wt%,且吸/放氢速度非常快。
Zaluska等人采用球磨法制备的Mg与Mg2Ni复合材料,表现出优异的吸/放氢性能,在220℃,6min内放氢量达5.1wt%。
Mandal等合成了Mg-Xwt%FeTi(Mn),当X=40时,此材料在1MPa下活化后,室温下吸氢量达3.5wt%,几乎是FeTi(Mn)的2倍。
Iwakura等利用球磨法制备了Mg2N-i70wt%Ni,此复合材料在30℃,7MPa下,吸氢量为4.0wt%,且30℃时,放电容量达1082mAh/g。
总之,该类储氢材料经机械球磨复合后表现出优异的充放氢性能。
综上所述,镁基储氢材料以吸氢量大,资源丰富,价格低廉,质量轻和无污染而被认为是最有发展前途的固态储氢材料,引起了研究者广泛关注,但镁基储氢材料存在工作温度高,吸/放氢动力学性能差等缺点,阻碍其应用。
如何改善镁基储氢材料的缺点,探索Mg系新结构储氢合金(研磨法),以及储氢吸附/释放机理的研究,是尚待解决的主要问题。
2.2.Fe-Ti系1969年,美国Brookhaven国立实验室首次合成具有CsCl结构的FeTi合金,其储氢量为1.8%。
FeTi合金储氢能力好,甚至还略高于LaNi51,其作为储氢材料的优越性在于:①FeTi合金活化后,能可逆地吸放大量的氢,且氢化物的分解压强仅为几个大气压,很接近工业应用;②Fe,Ti元素在自然界中含量丰富,价格便宜,适合在工业中大规模应用。
因此,FeTi合金一度被认为是一种很有应用前景的储氢材料,而深受人们关注。
但是由于材料中有TiO层形成,使得该材料极难活化,限制2了其应用。
20世纪70年代以来,人们就FeTi合金的活化机理以及如何改善其活化性能进行了大量的研究。
改善FeTi合金活化性能最有效的途径是合金化和纳米化。
研究结果表明,用Mn,Cr,Zr,Ni等过渡族元素取代FeTi合金中的部分Fe就可以明显改善合金的活化性能,使合金在室温下经一段孕育期就能吸放氢。
但同时要损失合金一部分其他储氢性能,如储氢量减小,吸放氢平台斜率增大等。
在不同的气氛下,采用机械合金化工艺掺杂催化元素Pd,可极大改善材料的活化性能和吸放氢性能。
在纯Ar气氛下,掺杂少量的Ni,球磨20～30h后制备的FeTi材料不需活化即可很容易地吸氢。
这种动力学性能的显著改善主要是由于在这种条件下生成了一部分被Ni颗粒包裹着的、细化了的FeTi合金粉末,其起到了催化活性中心的作用。
此外,研究还表明用机械压缩和酸、碱等化学试剂表面处理也能改善FeTi合金的活化性能。
2.3.金属配位氢化物另一类金属储氢材料是金属配位氢化物,它们是由碱金属(如:Li,Na,K)或碱土金属(如:Mg,Ca)与第ⅢA元素(如:B,Al)或非金属元素形成,如:NaAlH4,Al与4个H形成的是共价键,与Na形成的是离子键。
含有铝元素的配位氢化物还有Sc(AlH6), Cr(AlH6)2, Co(AlH6)3, Ti(AlH4)4, Mg(AlH4)2, Fe(AlH4)2, Sn(AlH4)4等。
目前已发现的配位氢化物中,常温下氢质量分数最高的为LiBH4(18%),这种物质在280℃分解放出3个H,变为LiH和B,加入SiO2后可在100℃放出氢气2。
此外,NaBH4的氢含量也比较高3,为10.7%。
Li3N的理论最大吸氢量可达11.5%。
1910年,Dafert和Miklauz最早报道了Li3N和H2反应生成了Li3NH4。
Hu和Ruckenstein等后来的研究表明,从Li3NH4再转化成Li3N,需要430℃的高温和长时间的加热工艺才能完成,此过程中发生了烧结,以至于大大降低了Li3N的转换4,。
P.Chen等人发现了Li3N吸氢(170～210℃)后生成LiNH2,HLi 产物,可以在200℃放氢(6.3%)(真空下),剩余的3%氢气要在320℃以上才能放出5。
LiNH2中部分Li用Mg代替(Mg(NH2)2+2LiNH2)可改善工作压力和温度(3MPa,200℃),这种氢含量为5%的材料非常有研究潜力。