储氢合金及应用
储氢合金储氢量
储氢合金储氢量
储氢合金是一种能够吸收和释放氢气的材料，被广泛应用于氢能源领域。
其储氢量是衡量其性能的重要指标之一。
储氢合金的储氢量取决于其晶体结构、化学成分、温度和压力等因素。
首先，储氢合金的晶体结构对储氢量有着重要影响。
一般来说，具有更大孔隙结构的晶体结构会有更高的储氢量。
这是因为更大的孔隙可以容纳更多的氢气分子，从而提高储氢效率。
其次，化学成分也是影响储氢量的重要因素。
不同的合金成分会对储氢性能产生显著影响。
例如，一些过渡金属合金能够形成氢化物，从而增加储氢量。
同时，添加催化剂等元素也能够提高储氢合金的储氢性能。
此外，温度和压力也是影响储氢量的重要因素。
一般来说，较低的温度和较高的压力有利于提高储氢合金的储氢量。
这是因为低温和高压能够促进氢气与储氢合金之间的吸附和脱附过程。
因此，要提高储氢合金的储氢量，可以通过优化合金的晶体结构和化学成分，以及控制温度和压力等手段来实现。
【试卷题目】
1.什么是储氢合金？
2.影响储氢合金储氢量的因素有哪些？
3.如何提高储氢合金的储氢量？。
镁基储氢合金
镁基储氢合金什么是镁基储氢合金？镁基储氢合金是一种将氢气吸附在镁基合金中储存的新型材料。
镁基合金由镁和其他金属或非金属元素混合而成，能够以化学反应的形式吸附和释放氢气。
镁基储氢合金具有高储氢容量、可逆吸附和释放氢气、低成本等优点，因此被广泛研究和应用于储氢领域。
镁基储氢合金的优势1. 高储氢容量镁基储氢合金具有高储氢容量的特点，可以在较小的体积内存储大量的氢气。
这对于氢能源的应用非常有利，可以有效提高能源的储存密度，降低储氢系统的体积和重量。
2. 可逆吸附和释放氢气镁基储氢合金具有可逆吸附和释放氢气的能力。
在一定的温度和压力条件下，合金可以从气相中吸附氢气并形成化合物。
当需要释放氢气时，可以通过控制温度和压力来使合金释放氢气。
这种可逆性使得镁基储氢合金具有很高的重复使用性和可靠性。
3. 低成本相比于其他储氢材料，镁基储氢合金具有低成本的优势。
镁是地壳中丰富存在的元素，而且成本相对较低。
合金的制备过程也相对简单，可以采用常规的冶金工艺进行生产，不需要额外的昂贵设备和技术。
4. 环保可持续镁基储氢合金在储氢和释放氢气的过程中没有任何污染物的排放，属于环保可持续的能源储存方式。
与燃烧化石燃料释放大量CO2等温室气体相比，镁基储氢合金可以有效减少对环境的影响。
镁基储氢合金的应用1. 氢能源储存镁基储氢合金可以作为氢能源储存的重要材料。
通过将合金与氢气反应生成化合物的方式，可以将氢气以可逆的形式储存起来。
储氢系统可以与燃料电池等氢能源装置配合使用，提供持久的、可再生的能源供应。
2. 汽车工业镁基储氢合金可以应用于汽车工业，用于汽车的燃料储存和传递。
目前，氢燃料电池汽车已经成为一种重要的可持续交通方式。
镁基储氢合金可以作为汽车燃料储存系统的关键部件，实现氢能源的高效利用。
3. 电力领域镁基储氢合金可以用于电力领域的能源储存和调节。
通过将合金与氢气反应储存，可以在需要时释放氢气，生成电能供应给电力系统。
这种储能方式可以有效平衡电力系统的供需关系，提高电网的稳定性和可靠性。
储氢合金的名词解释
储氢合金的名词解释储氢合金是一种用于储存和释放氢气的材料。
它是由一种或多种金属与氢气相结合形成的金属-氢的固体溶液。
储氢合金是一项重要的能源储存技术，能够解决氢气作为一种清洁能源的储存和运输问题，被广泛应用于氢能源行业、航空航天领域和可再生能源等领域。
1. 储氢合金的基本原理储氢合金的基本原理是利用金属与氢气之间的物理和化学相互作用来实现氢气的储存和释放。
在储氢合金中，金属作为吸附剂，扮演着吸附和储存氢气的角色。
当储氢合金暴露在氢气环境中时，氢气会进入金属晶格并与金属原子相结合，形成金属-氢化物化合物。
当需要释放氢气时，通过改变温度、压力或其他条件，可以使金属-氢化物化合物分解，释放出储存的氢气。
2. 储氢合金的优势储氢合金在能源储存领域具有很多优势。
首先，与传统的气体或液态氢储存方式相比，储氢合金可以以更高的体积和质量比存储更多的氢气。
其次，储氢合金具有较高的储氢容量和储氢速率，能够满足高强度和长时间的氢气需求。
此外，储氢合金具有良好的循环稳定性和循环寿命，能够多次重复吸附和释放氢气而不损失性能。
最重要的是，储氢合金是一种可再生的储氢材料，可以通过简单的处理方法，如升温、降压等，使其重新恢复吸附氢气能力。
3. 储氢合金的应用领域储氢合金在多个领域都有广泛的应用。
在氢能源领域，储氢合金被用作储存和释放氢气的媒介，为氢燃料电池、氢气发动机等提供持续稳定的氢气供应。
在航空航天领域，储氢合金被应用于火箭推进系统和宇航器动力系统，可以提供高能量密度和高可靠性的氢气储存解决方案。
在可再生能源领域，储氢合金可以将太阳能和风能等不稳定的可再生能源转化为可储存和可输送的氢气，提供可靠的能源供应。
4. 储氢合金的挑战与发展方向储氢合金作为一种新兴的能源储存技术，目前还存在一些挑战。
首先，储氢合金的设计与制备需要更深入的研究和优化，以获得更高的储氢容量和释氢速率。
其次，储氢合金的储氢和释氢过程中可能伴随着金属的结构变化和疲劳损伤，影响储氢合金的循环稳定性和使用寿命。
ab2储氢合金密度
ab2储氢合金密度ab2储氢合金是一种具有高储氢容量和较低储氢温度的材料，它在储氢领域具有广泛的应用前景。
本文将从储氢合金的定义、储氢性能、制备方法以及应用领域等方面对ab2储氢合金进行详细介绍。
第一部分：储氢合金的定义储氢合金是指能够将氢气吸附储存在其晶格中的金属合金。
ab2储氢合金是指由A、B两种金属组成的合金，其中金属A通常为钛或锆，金属B通常为镍、铁、钴等。
这种合金具有较高的储氢容量和较低的储氢温度，因此被广泛研究和应用于储氢领域。
第二部分：储氢性能ab2储氢合金具有优异的储氢性能，其储氢容量可达到理论值的70%以上。
这是因为合金晶格中的金属A和金属B之间存在着较强的相互作用力，使得氢气可以被吸附并储存在晶格空隙中。
同时，ab2储氢合金的储氢温度较低，通常在室温下就可以实现储氢。
这使得ab2储氢合金成为一种理想的储氢材料。
第三部分：制备方法ab2储氢合金的制备方法主要有机械合金化法和电化学沉积法两种。
机械合金化法是将金属A和金属B的粉末按一定比例混合，并在高温下进行球磨，使其发生固态反应形成储氢合金。
电化学沉积法则是通过电化学方法将金属A和金属B依次沉积在电极上，并在适当的条件下使其发生反应生成储氢合金。
这两种制备方法都能够得到高质量的ab2储氢合金。
第四部分：应用领域ab2储氢合金在储氢领域具有广泛的应用前景。
首先，在新能源汽车领域，ab2储氢合金可以作为储氢材料用于制备燃料电池汽车的储氢罐，实现氢能源的高效利用。
其次，在能源储存领域，ab2储氢合金可以作为储氢材料用于储存和释放电能，实现能源的高效转换和利用。
此外，ab2储氢合金还可以应用于氢能源站的储氢设备、航空航天领域的燃料储存等。
ab2储氢合金作为一种具有高储氢容量和较低储氢温度的材料，在储氢领域具有重要的应用价值。
随着科学技术的进步和应用需求的增加，相信ab2储氢合金将会在未来得到更广泛的研究和应用。
储氢材料的贮氢原理及应用
储氢材料的贮氢原理及应用1. 前言随着环境保护意识的不断增强以及对可再生能源的需求日益增长，储氢技术得到了广泛关注。
储氢材料作为储氢技术领域的重要组成部分，其贮氢原理以及应用前景备受关注。
本文将介绍储氢材料的贮氢原理，并探讨其在能源存储、氢能源应用等方面的应用。
2. 储氢材料的贮氢原理储氢材料是指能够在相对较低压力下吸纳氢气并在适当条件下释放氢气的材料。
其贮氢原理主要有以下两种：2.1 吸附贮氢吸附贮氢是一种通过物理吸附的方式将氢气储存在材料中的方法。
储氢材料通过其较大的比表面积和适当的孔隙结构，使氢气分子在作用力的驱使下被吸附在其表面或孔隙中。
常见的吸附贮氢材料包括活性炭、金属有机框架材料（MOFs）等。
吸附贮氢具有储氢容量大、吸附-解吸过程迅速等优点，但同时也存在充放氢速率较慢、操作条件要求较高等问题。
2.2 吸氢合金贮氢吸氢合金贮氢是一种通过金属与氢气的化学反应实现贮氢的方法。
一些金属和合金在特定的温度和压力下能够与氢气发生吸氢反应，形成吸氢合金。
典型的吸氢合金包括钛镍合金、镁铝合金等。
吸氢合金贮氢具有充放氢速度快、充氢压力较低等优点，但同时也存在吸氢热效应大、吸氢合金稳定性差等问题。
3. 储氢材料的应用储氢材料不仅在能源存储领域具有广阔的应用前景，还在氢能源应用、氢燃料电池等方面有着重要的应用价值。
以下是储氢材料的一些主要应用：3.1 能源存储储氢材料可以作为一种高容量、高效率的能源储存手段，将可再生能源转化为氢气储存起来。
在能源需求高峰期或不稳定的能源供应情况下，释放储存在储氢材料中的氢气，为能源供应提供支持。
这种能源存储方式可以缓解能源供需矛盾，提高能源利用效率。
3.2 氢能源应用储氢材料可以提供氢气作为一种清洁能源用于各种氢能源应用。
例如，将储存在储氢材料中的氢气用于燃料电池发电，实现清洁能源的利用。
此外，氢气还可用于燃料电池汽车、氢动力机械等领域，替代传统石油能源，减少环境污染。
储氢合金
储氢合金由于石油和煤炭的储量有限，而且在使用过程中会带来环境污染等问题，使氢能作为新的清洁燃料成为研究热点。
在氢能利用过程中，氢的储运是重要环节，而储氢合金顾名思义就是用于储运氢的。
储氢合金是由两种特定金属构成的合金，其中一种可以大量吸氢，形成稳定的氢化物，而另一种金属虽然与氢的亲和力小，但氢很容易在其中移动。
Mg、Ca、Ti、Zr、Y和La等属于第一种金属，控制储氢量；Fe、Co、Ni、Cr、Cu和Zn等属于第二种金属，控制释放氢的可逆性。
通过合理配制，调节合金的吸放氢性能，制得在室温下能够可逆吸放氢的较理想的储氢材料。
别看储氢合金的金属原子之间缝隙不大，但储氢本领却比氢气瓶的本领可大多了，具体来说，相当于储氢钢瓶重量1/3的储氢合金，其体积不到钢瓶体积的1/10，但储氢量却是相同温度和压力条件下气态氢的1000倍。
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。
目前储氢合金主要包括有钛系、锆系、铁系及稀土系储氢合金。
那么这种合金又是如何发展得来的呢？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。
20世纪70年代，LaNi5和Mg2Ni在荷兰Philips与美国Brookhaven 实验室相继被发现具有可逆的吸放氢能力并伴随的一系列物理化学机理变化。
1973年起，LaNi5开始被试图作为二次电池负极材料采用，但由于其循环性能较差，未能成功。
储氢合金应用的原理
储氢合金应用的原理1. 储氢合金的概述储氢合金是一种可用于储存氢气的材料，其具有高储氢密度、稳定性和可逆性等优势。
储氢合金广泛应用于氢能源领域，可以用于氢燃料电池车辆、储能系统以及化工、航天等领域。
2. 储氢合金的工作原理储氢合金的工作原理基于吸氢和解氢的过程。
当氢气与储氢合金接触时，氢分子会进入合金的晶格中，与合金中的金属原子发生相互作用，形成金属氢化物。
此时，储氢合金中氢的储存量会增加。
3. 储氢合金的优点储氢合金相对于其他氢储存材料具有以下优点：•高储氢密度：储氢合金的储氢密度较高，可以存储更多的氢气。
•快速充放氢速度：储氢合金具有较高的吸氢和解氢速度，在储氢和释放氢气时具有较好的响应速度。
•安全稳定：储氢合金对氢气的吸附和解吸是可逆的过程，同时具有较高的热稳定性，不易发生爆炸或泄漏等安全问题。
4. 储氢合金的应用领域储氢合金在氢能源领域有着广泛的应用，包括但不限于以下几个方面：4.1 氢燃料电池车辆储氢合金可以作为氢燃料电池车辆的氢气储存材料。
在氢燃料电池车辆中，储氢合金可以存储大量的氢气，在需要时将其释放给燃料电池产生电能，驱动电动机运转。
4.2 氢能储能系统储氢合金还可以应用于氢能储能系统中。
在这种系统中，储氢合金可以存储超过电池容量的电能，当需要释放电能时，储氢合金可以通过放出氢气来驱动发电机发电，提供能源给电网或负载。
4.3 化工和航天领域储氢合金在化工和航天领域也有着重要的应用。
在化工领域，储氢合金可以用于氢气的存储和运输，提供给化生产过程中的需要。
在航天领域，储氢合金可以用于航天器中的气体储存和供应，满足航天器在太空中的气体需求。
5. 储氢合金的发展前景随着氢能源的发展和不断成熟的储氢合金技术，储氢合金在未来将有着广阔的应用前景。
储氢合金可以提高氢能源的储存密度和使用效率，为氢能源的推广和应用提供支持。
6. 结论储氢合金应用的原理基于吸氢和解氢的过程，具有高储氢密度、快速充放氢速度以及安全稳定等优点。
储氢合金
储氢合金材料何洋 材料科学与工程一班 200911102016摘要：由于石油等资源有限以及保护环境的要求，改变能源的构成已成为迫切的问题。
作为绿色能源的氢能登上历史舞台，本文介绍了金属储氢的相关原理，以及储氢材料的应用范围。
关键词：储氢合金；原理；应用氢是一种非常重要的二次能源。
它的资源丰富；发热值高，燃烧1kg 氢可产生142120kJ 的热量，比任何一种化学燃料的发热值都高；氢燃烧后生成水，不污染环境。
因此，氢能是未来能源最佳选择之一。
氢气是可再生和最清洁的气体能源，这使关于氢能的研究更具重要性。
氢的利用主要包括氢的生产、储存和运输、应用三个方面。
而氢的储存是其中的关键。
氢气储存技术的滞后，限制了氢的大规模应用，特别是交通工具上的应用。
而后者要求系统储氢能力必须达到6.5wt%（重量能量密度）。
据报道，美国能源部所有氢能研究经费中有50%用于氢气的储存。
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那么什么是储氢合金呢？储氢合金——一种新型合金，一定条件下能吸收氢气，一定条件能放出氢气。
虽然可将氢气存贮于钢瓶中，但这种方法有一定危险，而且贮氢量小(15MPa ，氢气重量尚不到钢瓶重量的1／100)，使用也不方便。
液态氢比气态氢的密度高许多倍，固然少占容器空间，但是氢气的液化温度是-253℃，为了使氢保持液态，还必须有极好的绝热保护，绝热层的体积和重量往往与贮箱相当。
大型运载火箭使用液氢作为燃料，液氧作为氧化剂，其存贮装置占去整个火箭一半以上的空间。
自20世纪60年代中期发现LaNi5和FeTi 等金属间化合物的可逆储氢作用以来，储氢合金及其应用研究得到迅速发展。
储氢合金能以金属氢化物的形式吸收氢，是一种安全、经济而有效的储氢方法。
金属氢化物不仅具有储氢特性，而且具有将化学能与热能或机械能相互转化的机能，从而能利用反应过程中的焓变开发热能的化学储存与输送，有效利月各种废热形式的低质热源。
储氢合金的储氢原理
储氢合金的储氢原理
储氢合金是一种可以吸收和释放氢气的材料，它在储氢领域有着广泛的应用前景。
储氢合金的储氢原理是指其通过物理或化学方式将氢气吸附或嵌入到其晶格结构中，并在需要时释放氢气。
储氢合金的储氢原理主要包括吸附储氢和金属氢化物储氢两种方式。
首先，吸附储氢是指储氢合金通过物理吸附的方式将氢气吸附到其表面或孔隙中。
在吸附储氢过程中，氢气分子通过物理吸附力与储氢合金表面相互作用，形成氢气分子层，从而实现氢气的储存。
吸附储氢是一种相对简单的储氢方式，其特点是吸附速度快、反应温度低、操作简单，但吸附量相对较小，储氢密度低。
其次，金属氢化物储氢是指储氢合金通过化学反应将氢气嵌入到其晶格结构中
形成金属氢化物。
金属氢化物储氢是一种相对复杂的储氢方式，其特点是储氢量大、储氢密度高，但储氢和释放氢气的反应速度较慢，需要一定的温度和压力条件。
金属氢化物储氢是目前储氢合金应用较为广泛的一种方式，其在储氢汽车、储能等领域有着重要的应用价值。
储氢合金的储氢原理是储氢技术发展的关键，其性能和储氢效率直接影响着储
氢合金的应用性能和经济性。
目前，研究人员通过合金设计、晶体结构调控、催化剂掺杂等手段不断优化储氢合金的储氢原理，提高其储氢量、储氢速度和循环稳定性，为储氢合金的应用拓展和推广提供了重要的技术支撑。
总的来说，储氢合金的储氢原理是多种物理和化学过程的综合作用，其通过吸
附储氢和金属氢化物储氢两种方式实现氢气的储存和释放。
随着储氢技术的不断发展和完善，储氢合金作为一种重要的储氢材料将在清洁能源、新能源汽车等领域发挥越来越重要的作用。
储氢能源材料的应用
储氢材料的应用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。
未来储氢材料的应用领域十分广阔。
在燃料电池、氢气汽车等领域的更引起人们的广泛关注。
1.高性能充电电池一镍氢电池稀土储氢电池是一种新型的化学电源( N i ／MH) ，也被称为镍氢充电电池，它具有比容量高、可快速充电、无记忆效应、无污染、寿命长等显著优点，是充电电池( 又称二次电池) 家族中引人注目的新秀。
1 9 8 3年出现的Ni ／MH二次电池，这是一种以氧化镍( 或多孔金属镍) 为正极，以L a Ni 5型储氢合金为负极，用KOH作电解液的二次电池。
L a N i 5在碱液中作为一种可逆的氢电极，通过电化学反应大量的吸收和解吸氢气，由金属氢化物负极与镍正极构成的二次电池已实现充、放电，反应过程中不发生活性物质的沉淀和溶解，从而也不消耗和产生水。
储氢合金是 2 O世纪6 O年代末发现的一类具有高储氢密度的功能材料，已广泛应用于各行业。
由于对高性价比二次能源的需求日益紧迫，开发新一代高性能储氢电极材料已势在必行。
碳纳米管( C NT) 是继C6 0之后该系列的又一储氢材料，由于其具有高的表面比、低密度和独特的中空结构，碳纳米管作为储氢载体引起了全球广泛关注。
近年来，我国汽车拥有量的猛涨，汽油消费强劲。
2009中国汽车产销超过1350万辆，中国开始成为第一汽车大国。
2012年中国的汽车产销量均超过1900万辆，继续保持世界第一。
我国2012年末全国民用汽车保有量达到12089万辆，其上涨空间还很大。
2.氢气汽车汽油的消耗主体是汽车。
中国每天大约消耗540万桶石油。
其中汽油占26%，中等提炼油（包括柴油，喷气机燃料和煤油）占33%，燃料石油占12%。
然而，我国的油气资源储量和产量明显不足。
尤其是石油资源，2010年，我国共消耗石油4亿多吨，其中，进口2.1亿吨，对外依存度已超过50%，能源形势非常严峻。
第5章_储氢合金
Ni (OH ) 2
1 充电 1 M NiOOH MH x x 放电 x
2. 储氢合金的电化学原理
镍氢电池的充放电原理
•充电时，负极吸收电
子；正极放出电子；
•放电时，负极放出电
子；正极吸收电子；
注意：规定的电流方向是 正电荷的运动方向，与电 子运动的方向相反；
正极：电势较高的电极； 阳极：发生氧化反应（失去电子）的电极； 负极：电势较低的电极； 阴极：发生还原反应（得到电子）的电极；
记忆效应小，使用更方便，寿命更长。 充电速度快，且能与Ni-Cd电池互换（工作电压均为1.2V）。
5.金属储氢材料的应用
5.1 Ni-MH二次电池
储氢合金用作镍氢电池电极的基本要求： 可逆性吸氢、放氢量大； 合适的室温平台压力； 在碱性电解质溶液中具有良好的化学稳定性，电极寿命长；
良好的电催化活性；
2. 储氢合金的电化学原理
镍氢电池负极（储氢合金）上的电极反应机理
（1）水通过对流或扩散，液相传质 到电极的固－液界面；
H 2Ob H 2Os
（2）电极表面电子转移；
H 2Os e H ad OHs
（3）吸附的氢转化为吸收的氢；
H ad H abs
OH-的液相传质：
OHs OHb
新型金属材料第5章储氢合金南京理工大学材料科学与工程系引言能源危机太阳能地热风能环境危机开发新能源氢能本章主要内容金属储氢原理1储氢合金的电化学原理2储氢合金分类与特点4金属储氢材料的应用5金属储氢材料应具备的特点3氢能的优点
新型金属材料
第5章 储氢合金
南京理工大学材料科学与工程系
引言
能源危机 开发新能源 环境危机
储氢合金的主要应用
储氢合金的主要应用储氢合金的主要应用储氢合金是指以合金形式存在的一类具有良好储氢性能的金属材料，它以某些金属组份的混合物的形式存在，并具有高结构稳定性、抗氢脆性、较好的可焊性能等特点。
由于其优异的物理性能，储氢合金已经成为应用于氢能发电、氢气贮存及储氢系统中不可或缺的重要材料。
一、电动汽车电动汽车是近几年来新兴的绿色出行方式，按照动力源的不同分为汽油电动车、电动电池车和储氢电动车。
目前，储氢电动车随着氢能科技的发展，已经成为电动汽车技术的重要路径。
储氢电动车的发展必然要求储氢系统的安全可靠，因此，需要用到高能量密度、高结构稳定性和高抗氢脆性的储氢合金材料。
储氢合金能够满足电动汽车储氢系统对重量轻、体积小、成本低和安全可靠的要求，从而推动储氢电动车产业的发展。
二、氢能发电氢通常以储氢合金的形式存储，并用于氢能发电。
储氢合金的发展，使氢能发电的成本大大降低，从而促进氢能发电行业的发展。
目前，美国、日本和德国等国家的政府都在大力支持氢能发电技术的发展。
储氢合金不仅拥有良好的高能量密度和高结构稳定性，而且能够有效减少H2气体的泄漏，为氢能发电安全可靠提供了有力保障。
三、氢气贮存氢气贮存技术是一种在现有基础设施上发展的新型技术，主要使用储氢合金对氢气在日常贮存、运输和使用中实现有效调度，主要用于供应型和消耗型的氢气需求。
由于储氢合金具有良好的抗氢脆性能和高热稳定性，所以在氢气贮存系统中具有重要的地位。
储氢合金的应用使氢气贮存系统的技术发展有了质的飞跃，从而推动氢气贮存系统的应用。
四、其他应用除了上述应用外，储氢合金还可用于燃料电池、汽车发动机、航空发动机、航天火箭发动机等，这些应用领域也正在迅速发展。
总之，储氢合金是一种具有多种特性的金属材料，具有良好的高能量密度、高结构稳定性和高抗氢脆性等优异品质，经过多年的发展，储氢合金已经成为应用于氢能发电、氢气贮存和储氢系统中不可或缺的重要材料，为氢能技术的发展提供了有力的支撑。
贮氢合金
种类 20K液氢 LiH TiH2 ZrH2 YH2 UH2 FeTiH1.7 LaNi5H6.7
氢原子个数
4.2
5.3
9.2
7.3
5.7
8.2
6.0
6.1
(2) 贮氢合金的分类
最早发现的贮氢金属是铀和钛，铀是贵重的核燃料，且有放射性， 钛的吸氢温度太低，接近摄氏零下200℃ ，因此都没有实用价值。后来发 现在纯金属中添加一些其他合金元素，组成合金形成贮氢功能的合金， 这些合金元素包括钛、锆、镁、铜和稀土等。
在一定温度和氢气压力下，能多次吸收、贮存和释放氢气的贮氢材 料是20世纪60年代发展起来的贮氢功能材料—贮氢合金，使氢的贮存问 题得到了令人满意的解决。这种合金像海绵吸水一样，大量吸氢．亦称 为氢海绵。这类合金中的一个金属原子能和两、三个甚至更多的氢原子 结合，生成稳定的金属氢化物，同时放出热量将其稍稍加热，氢化物发 生分解，吸收热量后，又可将吸收的氢气释放出来。
nH/nM=1。在室温下每个金属分子能与6个氢原子结合，LaNi5为六方结构， 底边点阵常数a=0.5017nm，高c=0.3977nm，体积V =0.08680nm3。 LaNi5H6的底边点阵常数a=0.5388nm，高c=0.4250nm，体积 V=0.10683nm3，吸氢后体积膨胀24％。
(3)
2) 氯化物还原
用金属钠和氢气共同还原金属氯化物： (4)
9
x 400~500o C MCl x +xNa+ H 2 MH x +XNaCl 2
式中，M为Li、Na、Ca、Sr、Ba、La、Ce等，x=1~3。
3) 氧化物还原
储氢材料镁镍合金
密度高、镁资源丰富、环境污染影响小等许多 优良特性 。镁镍合金的储氢能力，理论上可以 达到合金自身重量的3.6%。
氢化燃烧合成法
■ 燃烧合成：利用反应物之间放热反应的 热量来合成产物 。
■ 氢化燃烧合成法：将合成反应置于氢氛 景
■ 大量实验，研究、总结其反应特性和合 成条件，研制高纯、高活性的氢化镁镍 合金。
■ 研制多元合金，改善镁基合金的储氢性 能。
■ 对现有结论进行微观研究，并由此指导 有关工艺研究。
(MPa) (MPa) 样品5 氩气 0.1 氩气 0.1 Peak2,2’ 样品6 氩气 0.1 氢气 2.0 Peak3,4,2,2’ 样品7 氢气 2.0 氩气 0.1 Peak0,1,2,2’
样品7的DSC曲线
■ 以上三个样品的合成产物相组成的X射线 衍射分析表明，样品5和样品7主要由 Mg2Ni单相组成；样品6主要由Mg2NiH4和 Mg2NiH0.3两相组成。
储氢材料镁镍合金Mg2NiH4 氢化燃烧合成
储氢材料定义
■ 储氢材料是一种能够储存氢的材料 ■ 储氢材料是能与氢反应生成金属氢化物
的物质。（狭义）具有高度的吸氢放氢 反应可逆性 ■ 储氢材料是能够担负能量储存、转换和 输送功能的物质，“载氢体”或“载能 体”。（广义）
储氢材料的应用
一、载热系统 二、载电系统 三、设计制造成“氢库”储存氢
■ Peak 1来自脱氢反应；Peak 2来自于镁镍体系 的共晶反应（镁镍体系的共晶温度779K）； Peak 3来自吸氢反应。
■ 四个样品的合成产物相组成经X射线衍射分析 表明均主要由Mg2NiH4和Mg2NiH0.3二相组成。
金属贮氢材料及其应用-2019.1.15
缺点：
吸放氢过程中晶胞体积膨胀 大，循环寿命差。
16
内 蒙 古 稀 奥 科 贮 氢 合 金 有 限 公司 Inner Mongolia Rare Earth Ovonic Metal Hydride Co.Ltd.
求真务实
贮氢合金的成分优化
高能高效
LaNi5 属AB5 型贮氢合金， 通过对A组元 和B组元的替 代，可改善合 金的性能。
放热型金属 强键合氢化物 控制储氢量
9
内 蒙 古 稀 奥 科 贮 氢 合 金 有 限 公司 Inner Mongolia Rare Earth Ovonic Metal Hydride Co.Ltd.
求真务实
贮氢合金的构成
高能高效
另一种是：金属与氢的亲和力小，但氢很容易在其 中移动，氢在这些元素中的溶解度小，通常条件下 不生成化物，主要是ⅥB-ⅧB过渡族金属，如Fe， Co，Ni，Cr，Cu，Al等，氢溶于这些金属时为吸 热反应（ ΔH>0 ）
求真务实
主要内容
高能高效
1 贮氢材料概述 2 贮氢材料的分类 3 稀土系贮氢合金的性能 4 稀土系贮氢合金的制备 5 贮氢合金在镍氢电池上的应用
2
内 蒙 古 稀 奥 科 贮 氢 合 金 有 限 公司 Inner Mongolia Rare Earth Ovonic Metal Hydride Co.Ltd.
求真务实
LaNi5与H的反应
高能高效
在室温下一个单胞可与6个氢原子结合，形成六方晶格的 LaNi5H6（晶格常数a0=0.5388nm，c0=0.4250nm， c0/a0=0.789，V=0.10683nm3），晶格体积增加了23.5％。
LaNi5形成氢化物的ΔH=-30.93kJ/mol H2，ΔS=-108.68 kJ/mol H2。
储氢合金的应用案例
储氢合金的应用案例储氢合金是一种特殊的材料，可用于储存氢气。
由于氢气是一种清洁、可再生的能源，储氢合金的应用潜力巨大。
以下是几个储氢合金的应用案例和相关参考内容。
1. 汽车工业：储氢合金可以用于制造氢燃料电池汽车的燃料储存装置。
通过吸附氢气的方式储存氢燃料，可以减轻汽车重量、提高续航里程，并且加注氢气相对较快，提高了使用方便性。
参考内容：- Shaojun Guo, Hongjin Fan, Zhe Wang, Meiting Wu, Deyu Wang, "Hydrogen storage in ordered nanoporous copper", Science, 2014. 该研究描述了一种新型储氢合金，基于有序纳米孔隙铜的吸附能力，能够提高储氢的效率和容量。
2. 能源储备与转换：储氢合金可以作为能源储备和转换的重要材料。
通过储氢合金储存氢气，可以在需要时释放氢气用于发电或燃烧产生热能。
参考内容：- Darrell M. Reneker, Vincent P. Mann, "Hydrogen storage in metal-hydride materials", Nature, 2002.该论文综述了金属氢化物储氢材料的研究进展，包括合金材料的选择、结构和储氢动力学等方面。
3. 航空航天领域：储氢合金可以用于航空航天领域的氢气储存。
航空航天器需要长时间的航行，所以需要一种轻量且高效的储氢材料，以提供持久的能源供应。
参考内容：- Adam S Weber, Keith A, "Hydrogen storage in carbon adsorbents: Capacities and hydrogen bonding", Chemical Reviews, 2004.该综述报道了碳吸附剂作为储氢合金的应用，包括碳材料的储氢机制、吸附特性和储氢效率。
储氢材料的储氢原理及应用
储氢材料的储氢原理及应用储氢材料是指能够吸附、储存和释放氢气的材料。
储氢技术是目前广泛研究和探索的关键能源领域之一，因为氢气是一种高能量和清洁的能源来源。
以下是关于储氢材料的储氢原理及其应用的详细介绍。
一、储氢原理储氢材料的储氢原理主要包括吸附、化学反应和物理吸附等。
1. 吸附储氢吸附储氢是利用储氢材料的孔隙结构和表面积来吸附氢气分子。
常见的吸附储氢材料有活性炭、金属有机骨架材料(MOFs)和碳纳米管等。
这些材料具有高比表面积，能够吸附大量氢气分子。
在一定的压力和温度条件下，储氢材料可以吸附氢气并保持稳定，当需要释放氢气时，也可以通过调整压力和温度来释放。
2. 化学反应储氢化学反应储氢是指将氢气与储氢材料之间进行化学反应，从而形成氢化物。
在适当的条件下，氢气可以与某些金属或合金产生化学反应，形成金属氢化物。
常见的化学反应储氢材料有镁、锂等金属和它们的合金。
这些金属或合金在吸收氢气时会形成相对稳定的金属氢化物，当需要释放氢气时可通过升高温度、减小压力或添加催化剂等方式实现。
3. 物理吸附储氢物理吸附储氢是指利用储氢材料和氢气之间的范德华力来吸附氢气。
常见的物理吸附材料有多孔材料和各种纳米材料。
物理吸附储氢具有高氢负荷能力，吸附和释放速度较快，但在低温下储氢效果较差。
二、储氢材料的应用储氢材料的应用可以分为储能、氢气燃料和移动能源等方面。
1. 储能应用储能是储氢材料的主要应用之一。
通过将电能或其他能量形式转化成氢气的形式进行储存，在需要时释放氢气来产生电能，从而实现能量的存储和利用。
储氢材料在储能领域的应用可以提高能源储存效率，弥补电能储存的不足，并能够用于平稳供电和峰值需求。
2. 氢气燃料应用利用储氢材料储存的氢气作为燃料是储氢技术的另一个重要应用。
储氢材料可以储存大量的氢气，为氢燃料电池等设备提供持续稳定的氢气供应。
氢气燃料具有高燃烧效率和零排放的特点，被广泛应用于汽车、工业生产和发电等领域。
3. 移动能源应用储氢材料在移动能源领域的应用主要是为了解决电动汽车等电存储设备能量密度较低的问题。
对储氢合金的要求
对储氢合金的要求
储氢合金是一种金属材料，主要应用于储存液化氢，以达到节能降耗和释放氢的目的。
其典型的应用有核聚变，火箭，汽车等。
储氢合金可以通过下面几个特性来评价：
1. 耐腐蚀性：由于储氢合金运载的液体氢可能危及结构的安全，因此要求其有良好的耐腐蚀性，能抵抗氢气的腐蚀。
2. 高强度：由于含氢高压，要求储氢合金具备足够的强度，能够良好地承受瞬时，持久，瞬态力荷载。
3. 良好的焊接性能：由于用于液化氢储存的构件是经过工艺处理的，并且需要适当的连接技术，所以要求其具备良好的焊接性能。
4. 热释放快：一般来说，储氢合金在高温时会产生大量的热量，因此要求它具备快速通过强效冷却系统放出热量。
储氢合金，既要求耐腐蚀性，高强度，又要求良好的焊接性能和热释放快，是目前高性能材料中很重要的一类，受到广大技术工作者的青睐。
由于储氢技术的发展和储氢容器材料的进步，储氢合金的研究仍在不断发展。
未来，它将在我们日常生活中发挥出更大的作用。
储氢合金工作原理
储氢合金工作原理储氢合金是一种能够高效存储和释放氢气的材料。
它在能源领域具有重要的应用价值，可以作为氢能源的储存和运输载体。
储氢合金工作原理涉及到物质吸附、化学反应和热力学平衡等多个方面。
一、储氢合金的基本概念储氢合金是指在一定条件下，通过吸附或化学反应将氢气固定在其晶格中的材料。
它可以分为物理吸附型和化学吸附型两种类型。
物理吸附型储氢合金主要通过范德华力将氢分子吸附在其表面上，而化学吸附型则通过与氢发生化学反应形成化合物来存储氢。
二、物理吸附型储氢合金工作原理1. 吸附过程物理吸附型储氢合金通常由多孔材料构成，具有大量微孔和介孔结构。
当高压下将含有氢气的混合物与储氢合金接触时，由于压力差异，氢分子会进入孔隙中并与表面发生相互作用。
这种相互作用主要是范德华力的引力作用，使氢分子被吸附在储氢合金表面。
2. 吸附热效应吸附过程中伴随着一定的热效应。
当氢分子与储氢合金表面发生相互作用时，会释放出一定的吸附热。
这些吸附热会导致储氢合金温度升高，同时也会增加系统的内能。
3. 吸附平衡物理吸附过程是可逆的，当达到一定平衡状态时，储氢合金表面上已经存在一定数量的吸附氢分子。
在平衡状态下，物理吸附型储氢合金可以实现高密度的氢存储。
三、化学吸附型储氢合金工作原理1. 化学反应化学吸附型储氢合金通过与氢发生化学反应来存储和释放大量的氢。
常见的化学反应包括金属与氢形成金属-氢化物化合物（MH）以及配位聚合物与氢形成配位聚合物-氢化物（CPH）等。
2. 反应动力学化学吸附型储氢合金的反应速率受到多种因素的影响，包括温度、压力、催化剂等。
通常情况下，较高的温度和压力有利于反应的进行，但过高的温度和压力可能导致反应速率过快而失去控制。
3. 吸附与解吸化学吸附型储氢合金在储氢过程中会发生氢分子与金属或配位聚合物之间的化学键形成和断裂。
在吸附阶段，氢分子通过化学反应与储氢合金形成化合物；在解吸阶段，通过改变温度或压力等条件，使得化合物中的氢分子脱离并释放出来。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
等
• 储氢量一般在1-3wt.%
非金属储氢材料： • 目前主要包括碳系材料（碳纳米管、石墨纳米纤维、高比 表面积活性炭等）、玻璃微球等非金属材料 • 均属于物理吸附型储氢材料
• 利用极大的活性比表面积，在一定的温度和压力下，吸取 大量氢气，当提高温度或减压时，放出氢气
• 吸氢量一般均大于金属储氢材料，可达4-10wt.%
物储存，复杂氢化物储存等
各种方法的储氢能力
休息15分钟
输氢技术： • 氢有多种多样的输送方式，可根据地点、用途、用氢方式、 距离、用量、用户分布、输送成本等因素综合考虑输送方 案
• 气体氢输送，可采用管道、车（船）载高压钢瓶等方式， 前者效率高，建造成本高，后者灵活性大
• 液氢输送，可采用罐车、油轮或管道等方式，效率高，但
• 氢的燃烧性能好，点燃快，可燃范围宽，燃点高，燃烧速
度快
• 在所有气体中，氢气的导热性最好，比大多数气体的导热 系数高10倍，是极好的传热载体
• 用途广泛，可直接用作发动机燃料、燃料电池燃料、化工 原料等
• 氢可以以气态、液态或固态的金属氢化物形式存在，能适 应储运及各种应用环境的不同要求 • 可作为储能介质，经济和有效地输送能源，作为二次能源， 氢的输送与储存损失比电力小
系统复杂，成本高
• 氢化物输送，可用桶或罐装金属氢化物，灵活、安全和经 济
综合输氢方案示意图
氢的利用技术： • 工业应用，化工（合成氨、合成甲醇、煤液化、石油精制 等），冶金（直接还原金属、光亮热处理等），半导体 （制取多晶硅、外延生长等），玻璃，化肥等 • 交通运输，氢发动机、氢能汽车等
• 航天工业，液氢液氧火箭发动机
金属储氢材料：
• 氢几乎可以同元素周期表中的各种金属元素反应，生成金 属氢化物 • 但并不是所有金属氢化物都能做为储氢材料 • 只有那些能在温和条件下大量可逆吸放氢的金属或合金氢
化物才能作为储氢材料使用
• 目前已开发的具有实用价值的金属氢化物：稀土系AB5型； 锆、钛系AB2型；钛系AB型；镁系A2B型；钒系固溶体型
• 氢发电，氢氧燃料电池（固定电站、便携式电源、动力电 源）
• 家庭应用，Ni-MH电池，清洁燃料等
家庭用氢前景图
复合能源系统：
• 氢作为储能介质 → 太阳能-氢能系统
• 阳光充足的夏季和白天 → 光发电电解水制氢，通过储氢 材料储氢，太阳能 → 转化成氢的化学能 • 夜晚和冬季 → 利用氢运行燃料电池，或氢气的其它利用
21世纪能源结构体系
（2）氢能系统与氢能技术
氢能系统： • 一个有机联系的系统工程 • 包括制氢（hydrogen production）、氢储存和输运 （hydrogen storage and transportation）、氢的利用
（hydrogen utilization）三大关键系统
• 每个系统都在发展各自的相应技术
• 氢能是一种理想的二次能源
氢能的优点： • 氢是自然界中存在最普遍的元素，它构成宇宙质量的3/4， 在地球上主要以化合物形式存在于水中 • 从水中可分解出氢，氢燃烧反应又生成水，所以是取之不
尽、用之不竭的能源
• 氢本身无毒，氢燃烧反应不会像矿物燃料那样产生大量烟 尘和有害气体 → 清洁能源
• 氢的发热值在所有化石燃料、化工燃料和生物燃料中最高， (1.21-1.43)X105kJ/kg•H2，是汽油发热值的3倍，焦炭发热 值的4.5倍
有机液体储氢材料： • 苯、甲苯等有机液体，需要合适的催化剂作用 • 在较低压力和相对高的温度下 → 可作为氢载体（与H2发
生可逆反应）→ 储存和输送氢
• 储氢量可达7wt.%左右
• 储氢材料仅有30年的发展历史 → 新型功能材料 • 发展迅速，受到各国政府的高度重视
• 美国能源部用于氢储存方面的研究经费约占氢能研究经费 的50%
• 日本政府制定的“新阳光计划”中，储氢技术是氢能发电
计划中的三大内容之一
• 我国早在“八五”国家863计划中就把储氢材料列为重点 研究项目，之后又在国家973计划中列项支持
制氢技术：
• 化石燃料制氢，以煤、石油或天然气等作原料制氢，产量 大，效率高，但伴有大量CO2排放
• 水分解制氢，可通过电解、热化学循环分解、光化学分解
等方式进行，氢的纯度高，效率低，成本高
• 生物质制氢，包括生物质汽化或裂解制氢和微生物制氢， 前者效率高但氢气纯度低，后者规模和效率有待提高
储氢技术： • 氢气储存有物理和化学两大类方法 • 物理储氢：液氢储存，高压氢气储存，活性炭吸附储存， 碳纤维和碳纳米管储存，玻璃微球储存等 • 化学储氢：金属氢化物储存，有机液态氢化物储存，无机
太阳能－氢能系统的结构概念图
（3）储氢材料
储氢材料：
• 能在适当的温度和压力下，大量可逆地吸收、释放氢的材 料 • 储氢材料可大致地分为三大类：金属储氢材料、非金属储 氢材料、有机液体储氢材料 • 是氢能系统中作为氢储存与输送载体的重要候选材料 → 成为氢能技术开发中的关键材料之一 • 储氢材料的研究开发与应用已成为国内外的热门研究课题
氢能等 → 环境友好，取之不尽
• 清洁且可再生能源的开发和利用 → 国家经济可持续发展 的重要保障
（1）氢能
• 氢能 → 以氢及其同位素为主导的反应中（或在状态变化
过程中）所释放的能量
• 氢与氧化剂发生化学反应放出燃烧热或通过燃烧反应得化 学能 → 氢发动机、燃料电池等
• 氢的热核反应放出热核能或聚变能 → 氢弹、可控核聚变 反应
• 氢能源的开发引起各国政府的极大重视 • 上世纪90年代起，美、日、德等发达国家均制定了系统的 氢能研究与发展规划 • 中国、印度、墨西哥等发展中国家也有相应的规划考虑
• 短期目标 → 燃料电池汽车的商业化，在20年左右时间内， 使氢能在总能源系统中占有一定份额
• 长期目标 → 在化石能源枯竭时，承担起主体能源的角色
二、储氢合金及应用
1、氢能与储氢材料
• 能源、环境、可持续发展 → 当今社会发展的三大主题
•
• •
能源 → 人类活动的源泉
清洁能源 → 人类社会健康发展的基础 氢能（Hydrogen energy） → 面向21世纪的理想清洁能 源之一
• 化石能源——煤、石油、天然气 → 环境污染，资源渐趋 枯竭 • 可再生能源——太阳能、风能、海洋能、地热能、生物能、
• 随着科学技术的发展，氢能的应用不是遥远的未来，未来 的经济可望实现氢经济 • 氢能转化为动力 → 动力产生电能而走向家家户户 → 成为
人类今后长期依靠的一种通用燃料
• 与电力一起，成为21世纪能源体系的两大支柱
一次能源
二次能源
最终用户
氢 气 太阳能 风 能
汽车、飞机、船舶
海洋能
地热能 电 力 工业、农业、民生