纳米材料物理基础-纳米材料的储氢
纳米技术 纳米多孔材料储氢量测定 气体吸附法-最新国标
目次1 范围 (1)2 规范性引用文件 (1)3 术语和定义 (1)4 原理 (2)5 测量步骤 (3)6 计算 (5)7 不确定度评定 (7)8 测试报告 (7)附录A(资料性)纳米多孔材料储氢量测定实例 (8)纳米技术纳米多孔材料储氢量测定气体吸附法警告——使用本部分的人员应有正规实验室工作的实践经验。
本部分并未指出所有可能的安全问题。
使用者有责任采取适当的安全和健康措施，并保证符合国家有关法规规定的条件。
宜配备防护手套、坚固的眼罩和脸罩用来安全地处理突发的液氮溅出情况。
氢气的安全要求应符合GB/T 4962-2008以及GB/T 3634.1-2006第6章的规定。
1 范围本文件描述了气体吸附法测定纳米多孔材料储氢量的方法。
本文件规定了测量步骤、计算、不确定度评定、测试报告的要求。
本文件适用于以物理吸附储氢的碳材料、沸石、金属有机框架（MOF)材料、多孔有机聚合物等纳米多孔材料。
2 规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。
其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
GB/T 3634.1-2006 氢气第1部分工业氢GB/T 4962-2008 氢气使用安全技术规程GB/T 5314 粉末冶金用粉末的取样方法GB/T 19587-2017 气体吸附BET方法测定固态物质比表面积GB/T 21650.3-2011 压汞法和气体吸附法测定固体材料孔径分布与孔隙度第3部分：气体吸附法分析微孔GB/T 24499-2009 氢气、氢能与氢能系统术语GB/T 30544.1-2014 纳米科技术语第1部分：核心术语GB/T 30544.4-2019 纳米科技术语第4部分：纳米结构材料ISO 8213 工业用化学品取样技术从粉体到粗糙块体不同形状颗粒的固体化学品3 术语和定义GB/T 19587-2017，GB/T 21650.3-2011，GB/T 24499-2009，GB/T 30544.1-2014，GB/T 30544.4-2019，界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
纳米储氢电极材料
纳米储氢电极材料主要有碳纳米管、镁镍合金和镁钛合金Mg2 Ni纳米晶储氢材料性能：它具有储氢容量高,吸放氢平台好,质量轻,资源丰富等优点,但要能达到实用化的目的就必须解决其在室温下吸放氢动力学性能差,表面容易形成氧化膜等缺点。
目前,在镁基储氢合金的开发研究中，现已有Mg2Ni ,Mg2Cu ,Mg2La系储氢合金，还有一系列的多元MgNi系储氢合金。
制备方法采用机械合金化方法，即使用高能球磨机进行球磨制备1. 采用机械合金化方法制备了Mg Ni 合金粉末,其晶粒度在10nm左右。
2. 在较高的速度下球磨可以使生成Mg Ni 合金的时间提前,完全合金化的过程缩短,还有利于减轻焊合提高球磨效率。
3. 过程控制剂的加入以及循环变速运转可以缓和焊合现象的发生。
4. 初步的研究结果表明:Mg Ni 纳米晶粉末在室温下即可吸氢,贮氢性能较之传统方法制备的材料有显著改善。
传统方法制备的Mg Ni 在温度低于250°C时不产生吸2氢现象,在经历一个前期活化过程之后,吸放氢实验在2508°C～350°C,氢气压力1.5～2.0MPa下完成。
将机械合金化制备的Mg Ni 纳米晶粉末在金属高压系2统进行贮氢性能研究。
称取一定量样品放入反应室中,真空加热除气后,冷却到室温,放入一定量的氢气（氢气纯度大于99 %）,观察粉末在室温下的吸氢情况。
储氢碳纳米管碳纳米管CNTs,Carbon Nanotubes 是一种主要由碳六边形弯曲处为碳五边形和碳七边形组成的单层或多层纳米管状材料。
管的内径在几个纳米到几十个纳米之间,长度可达微米量级。
仅有一层石墨片层结构的单层管被称为单壁碳纳米管SWNTs, Single - Walled carbon nantubes ,有多层石墨片alled carbon nan tubes 。
单壁碳纳米管是碳纳米管的一层结构的多层管被称为多壁碳纳米管MWNTs,Multi - W种极限状态,管径较小,直径一般为1～6nm,最小的直径大约为014nm,其结构中的缺陷不易存在,具有较高的均匀性和一致性。
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。
基于纳米技术的储氢材料研究和应用
基于纳米技术的储氢材料研究和应用随着能源消耗的加速和环保意识的抬头，储氢技术已经成为了重要的节能环保技术之一。
然而，当前还没有一种较为完美的储氢材料方式出现，需要通过科技创新来解决这一难题。
而基于纳米技术的储氢材料研究和应用便是最具安全、稳定性和储氢含量的新型材料，下文将介绍其特点和应用前景。
一、纳米技术储氢材料简介一般来说，储氢的材料大致可以分为三类：压缩氢气储存方法、液态储氢方法及固态储氢方法。
而纳米技术储氢材料便属于以固态储氢为主的一种新型材料方式。
它采用了纳米晶和多孔材料的优势，可以特别有效地储存和释放氢气，拥有更大的储氢密度。
因此，纳米技术储氢材料的出现，将会极大地改变当前的储氢体系，推动未来产业的创新。
二、纳米技术储氢材料的特点纳米技术储氢材料具有以下几个特点：1. 储氢量大与传统储氢方式相比，基于纳米技术的储氢材料储氢量较大，能够在相同体积和重量的情况下储存更多的氢气，为储氢技术的大规模应用打下了基础。
2. 更加安全其特殊的纳米结构可以有效地降低氢气释放的压力和温度，提升储氢材料的安全性。
而固态储氢还可以避免液化和压缩气体对储存设备的污染和腐蚀问题，减轻了储氢周期负载的难度。
3. 操作简便纳米技术储氢材料具有操作简单、使用方便的特点。
它可以使用相对简单和低成本的装置进行储氢，不需要过于复杂和昂贵的储氢设备。
这也为工业和民用储氢提供了更加便利和实用的选择。
三、纳米技术储氢材料的应用前景1. 汽车行业在当前汽车制造业中，探究替代燃料和减少尾气污染是一个长期的趋势。
而纳米技术储氢材料正是应用于这种新型能源的最有前景的储氢材料之一。
未来，用纳米技术储氢材料储制氢燃料的汽车的研究和应用，无疑将有力促进整个汽车行业技术的升级和发展。
2. 能源存储行业能源存储是保障能源稳定性和优化能源利用的重要方向。
而纳米技术储氢材料的出现，则可以为能源存储提供具有成本优势和储量优势的替代方案。
未来，纳米技术储氢材料应用于储能领域的探索和实践也必将得到广泛的开发和应用。
碳纳米管—储存氢气
Байду номын сангаас
3)化学气相沉积法(CVD法) CVD法是通过烃类(如甲烷、乙烯、苯等)或 含碳氧化物(如CO等)在催化剂(如过渡族金 属Fe、Co、Ni、Cr、Cu等)作用下裂解并重 构而制备CNTs的方法。1993年，Yacaman 以2．5％Fe／石墨颗粒为催化剂、乙炔为 碳源，首次针对性的采用该方法合成出长 度509m、直径和结构与TOima报道结果相 当的MWNTs。
25.7 0 3.3 29 12.2*
35 0 18.2 21.74 16.3
*未计算重整系统的质量。
各种储氢方法的体积比较
常规 汽油 燃料体积(L) 20 甲醇 液氢 压缩储氢 (306kg/cm2) 128.8 金属储氢合金 （2%） 58 纳米碳储氢 (8%) 47.89
32
50
储罐体积(L)
碳纳米管吸附氢的优点与缺点可归纳如 下：
优 点 缺 点
储氢能力大，可达9.9 wt% 吸附速率快，数小时内完成 室温吸附， 解吸速率快，数十分钟内完 成 可直接获得氢气，不需重整 器，使用方便
吸附压力须 100kg/cm2 钢瓶的体积和质量 仍较大 目前价格较高
展望
常用的储氢方法及其优缺点
储氢方法 压缩气体 液氢 金属氢化物 优点 缺点 运输和使用方便、 压力高，使用和运输有危险；钢 可靠 瓶的体积和重量大，运费较高 储氢能力大 储氢过程储氢能耗大，使用不方 便
运输和使用安全 储氢量小，金属氢化物易破裂
宝马旗下的研发部门-BMW Group Forschung und Technik，展示的一 款新型的车用储氢罐的原 型。这个新型液态氢储存 罐由复合材料构成。
纳米储氢合金制备方法
纳米储氢合金制备方法一、化学气相沉积法化学气相沉积是一种常用的制备纳米材料的方法，通过控制反应条件，如温度、压力、气体流量等，可以在较低的温度下制备出高纯度的纳米材料。
该方法可用于制备纳米储氢合金，通常将合金材料放置在高温炉中，通入氢气等反应气体，通过化学反应生成储氢合金纳米颗粒。
二、物理气相沉积法物理气相沉积法是一种制备纳米材料的方法，通过将材料加热到熔融状态后迅速冷却，再通过物理方法将固态颗粒分散到气体中，形成纳米颗粒。
该方法可用于制备纳米储氢合金，通常将储氢合金材料加热到熔融状态，再通过物理方法将熔融状态的合金分散到气体中，形成纳米颗粒。
三、溶胶凝胶法溶胶凝胶法是一种制备纳米材料的方法，通过将前驱体溶液在恒温下进行水解和聚合反应，形成溶胶，再将溶胶干燥、烧结后得到纳米材料。
该方法可用于制备纳米储氢合金，通常将前驱体溶液混合储氢合金元素，通过水解和聚合反应形成溶胶，再将溶胶干燥、烧结后得到纳米储氢合金。
四、微乳液法微乳液法是一种制备纳米材料的方法，通过将两种互不相溶的溶剂混合在一起，形成微乳液，再通过控制反应条件制备出纳米颗粒。
该方法可用于制备纳米储氢合金，通常将储氢合金元素溶解在油性溶剂中，再与水性溶剂混合形成微乳液，通过控制反应条件制备出纳米储氢合金。
五、机械合金化法机械合金化法是一种制备纳米材料的方法，通过将金属粉末在高能球磨机中球磨一定时间，使粉末颗粒细化并发生固态反应形成合金粉末。
该方法可用于制备纳米储氢合金，通常将储氢合金元素粉末放入球磨机中球磨一定时间，使粉末颗粒细化并发生固态反应形成纳米储氢合金粉末。
六、高能球磨法高能球磨法是一种制备纳米材料的方法，通过将金属粉末和研磨球在高能球磨机中球磨一定时间，使粉末颗粒细化并发生固态反应形成合金粉末。
该方法可用于制备纳米储氢合金，通常将储氢合金元素粉末放入球磨机中球磨一定时间，使粉末颗粒细化并发生固态反应形成纳米储氢合金粉末。
七、电解还原法电解还原法是一种制备纳米材料的方法，通过电解熔融盐中的金属离子并在阴极上还原生成金属或合金。
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。
纳米多孔材料在储氢技术中的应用
纳米多孔材料在储氢技术中的应用近年来，氢能作为可再生能源的代表之一，备受关注。
然而，氢气的储存一直是阻碍其广泛应用的重要难题之一。
传统的氢气储存方式，如高压气瓶和液态储氢，存在着储存效率低、储存压力高、安全性差等问题。
纳米多孔材料的出现，为解决这一难题提供了一种有前景的思路。
纳米多孔材料是一类具有高比表面积和孔隙结构的材料，能够在其表面或内部产生大量微小的孔隙。
这些微小孔隙的直径通常在几纳米至几十纳米之间，能够提供良好的储氢空间。
纳米多孔材料常用的几种类型包括金属有机骨架材料（MOFs）、金属氧化物、多孔碳材料等。
首先，纳米多孔材料的高比表面积使其能够承载更多的氢气。
比如，一个具有1克的纳米多孔材料，其比表面积通常可以达到数千平方米，这相当于足球场大小的面积。
而传统的氢气储存材料，如金属储氢合金或碳纳米管等，其比表面积相对较小。
因此，纳米多孔材料具有更好的氢吸附能力，能够提高储氢材料的负载量和容量。
其次，纳米多孔材料的孔隙结构使其具有更高的储氢能力。
纳米多孔材料的微小孔隙能够提供更多的吸附位置，使氢气分子得以牢固地存储在孔隙中。
此外，纳米多孔材料的孔隙结构大小可以通过合适的设计进行调控，以适应不同的储氢需求。
例如，当需要高储氢容量时，可以选择具有较大孔隙结构的材料；而在追求高储氢速率时，可选用具有较小孔隙结构的材料。
这样的灵活性使得纳米多孔材料可以满足不同应用场景的需求。
此外，纳米多孔材料还具有优异的储氢动力学性能。
由于其微小孔隙的存在，氢气分子能够更容易地与纳米多孔材料发生相互作用，从而实现快速吸附和释放。
相比之下，传统的氢气储存材料常常需要高温或高压条件下才能实现储氢和释放。
纳米多孔材料的良好动力学性能为氢能的商业化应用提供了有力的技术支持。
值得一提的是，纳米多孔材料在储氢技术中的应用不仅仅局限于氢气。
由于其孔隙结构的可调控性，纳米多孔材料还可以用于其他气体储存和分离领域。
例如，纳米多孔材料可以用于二氧化碳的捕获和分离，这对于减少温室气体排放和实现碳捕集利用存储至关重要。
纳米储氢材料研究
图 2-4 提升压力后储能密度变化[6] 然而，考虑到国际能源署（IEA）提出的目标是质量储氢密度大于 5%、体积 储氢密度大于 50kg H2/m3，并且放氢温度低于 423K，循环寿命超过 1000 次。以 及，美国能源部（DOE）提出的目标是到 2010 年不低于 6.5%和 62kg H2/m3，车 用储氢系统的实际储氢能力大于 3.1kg（相当于小汽车行驶 500km 所需的燃料）。 例如，日本丰田公司于 2014 年 12 月 15 日在日本正式上市 Mirai 燃料电池汽车， 采用储氢罐的储氢压力为 70MPa，储氢的质量百分比达到 5.7wt%，也只是刚好 接近美国 DOE 提出的 2010 年的储氢目标。所以为了达到 2015 年美国能源部关 于车载储氢系统的技术与经济指标，必须寻找其他高效经济的储氢技术[6]。
表 2-2 2010-2015 年美国能源部关于车载储氢系统的技术与经济指标 [6]
2.2.2 液化储氢技术
液化储氢技术是将纯氢冷却到 52.6K 使之液化，然后装到“低温储罐”中储 存。为了避免或减少蒸发损失，储罐必须是真空绝热的双层壁不锈钢容器，双层 壁之间除保持真空外还要放置薄铝箔来放置辐射。该技术具有储氢密度高的优 点，对于移动用途的燃料电池而言么，具有十分诱人的应用前景。然而，由于氢 的液化十分困难，导致液化成本较高；其次是对容器绝热要求高，使得液氢低温 储罐体积较大，因此只有少数汽车公司推出的燃料电池汽车样车上采用该储氢技 术。2000 年，美国通用公司在北京展出其带有液氢储罐的轿车，其整个储氢系 统质量为 95kg，可以储氢 5kg。储氢质量密度和体积密度分别为 5.1%和 36.6kg/m3[7]。
1.1 燃料电池汽车的发展概况 目前世界汽车保有量正以每年 3000 万辆的速度递增，并已接近 10 亿辆，预
纳米材料物理基础-纳米材料的储氢
纳米材料物理基础-纳米材料的储氢纳米材料的储氢在本堂课中，我首先介绍了几种储氢方式，重点引入金属储氢，接着简单介绍了金属的储氢原理，进而描述了试验方法即合金的储氢性能测试，然后重点介绍了储氢合金的制备方法和应用。
当今世界，随着传统能源石油、煤炭日渐枯竭，且石油、煤炭燃烧产物二氧化碳和二氧化硫又分别产生温室效应和酸雨危害，使人类面临能源、资源和环境危机的严峻挑战，寻找新的能源已成为人们的普遍共识。
氢作为一种洁净能源，已受到人们的充分重视。
近年来，在镍氢二次燃料电池等氢能的应用方面不断取得进展。
20世纪60年代末，研究者发现FeTi等金属间化合物具有可逆储放氢气的特性，并且储氢密度大，可与液氢和固氢效果相比拟。
此后随着对于金属氢化物作为能量储存以及能量转换材料进一步深入地研究，储氢合金主要由可与氢形成稳定氢化物的放热型金属。
如何获得容量大，充放氢速度快，放氢温度低的新型储氢材料，成为储氢材料与储氢技术研究和开发中至关重要的内容和亟待解决的问题。
纳米材料是指一类粒度在1～100nm之间的超细材料，是介于单个原子、分子与宏观物体之间的原子集合体，是一种典型的介观体系。
由于纳米材料的比表面能高，存在大量的表面缺陷，高度的不饱和悬键，较高的化学反应活性以及自身的小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应等，从而使其具有常规尺寸材料所不具备光学、磁、电、热等特性，成为继互联网和基因研究之后科学领域的又一研究热点，引发了世界各国科学工作者在相关理论研究及应用开发的广泛兴趣。
纳米尺度的贮氢合金呈现出许多新的热力学和动力学特征，其活化性能明显提高，具有更高的氢扩散系统，并具有优良的吸放氢动力学性能。
一、储氢方式储氢方式有三种，分别为气态储氢，液态储氢和氢化物储氢。
气态储氢的基本原理是采用压缩、冷冻、吸附等方式，将压缩氢气储存于钢瓶中，其特性有：①储氢量小(15MPa，氢气重量尚不到钢瓶重量的1/100)；②使用不方便；③有一定的危险性。
纳米多孔材料的制备与储氢性能分析
纳米多孔材料的制备与储氢性能分析纳米多孔材料是一类具有特殊结构和性能的材料，具有重要的应用前景。
其中，纳米多孔材料在储氢领域的应用备受关注。
本文将介绍纳米多孔材料制备的方法，并对其储氢性能进行分析。
一、纳米多孔材料的制备方法1. 模板法模板法是一种常用的纳米多孔材料制备方法。
其基本原理是利用模板的空隙结构来控制纳米材料的形貌和孔隙分布。
常用的模板材料包括硅胶、介孔碳等。
通过选择合适的模板材料和制备条件，可以制备出具有不同孔径和孔隙结构的纳米多孔材料。
2. 溶剂热法溶剂热法是利用溶剂的高温高压条件下，使溶质离子或溶液经化学反应生成固态产物的一种方法。
通过调节反应条件和溶剂体系，可以控制纳米多孔材料的形貌和孔隙特性。
该方法具有反应时间短、操作简单的优点。
3. 气相沉积法气相沉积法是通过在气相中使气体反应生成固态产物的一种方法。
在该方法中，通过选择不同的前驱体和反应条件，可以得到具有不同孔隙大小和结构的纳米多孔材料。
此外，气相沉积法还具有制备高纯度材料和大面积材料的优势。
二、纳米多孔材料的储氢性能分析纳米多孔材料在储氢领域具有重要意义，主要因为其较大的比表面积和丰富的孔隙结构有利于氢分子的吸附和储存。
以下将从吸附性能和热力学性质两方面对纳米多孔材料的储氢性能进行分析。
1. 吸附性能纳米多孔材料的大比表面积和孔隙结构决定了其对氢气的吸附性能。
通常，纳米多孔材料会在其表面形成大量的活性位点，能够与氢气进行吸附作用。
吸附性能的好坏可以通过氢气吸附等温线和氢气吸附量等参数来评价。
吸附等温线能够提供吸附的平衡状态和吸附平衡常数，而吸附量则可以用来评估纳米多孔材料的储氢容量。
2. 热力学性质热力学性质对纳米多孔材料的储氢性能具有重要影响。
热力学参数主要包括吸附焓和吸附熵，能够描述氢气在纳米多孔材料中的吸附过程。
吸附焓是指单位质量或单位表面积纳米多孔材料吸附氢气时释放或吸收的热量，而吸附熵则描述了氢气在吸附过程中的熵变。
纳米材料与技术基础知识单选题100道及答案解析
纳米材料与技术基础知识单选题100道及答案解析1. 纳米材料的尺度范围通常是（）A. 1-100 纳米B. 1-1000 纳米C. 10-100 纳米D. 10-1000 纳米答案：A解析：纳米材料的尺度范围通常是 1 - 100 纳米。
2. 下列不属于纳米材料特性的是（）A. 量子尺寸效应B. 表面效应C. 宏观量子隧道效应D. 超导效应答案：D解析：超导效应不是纳米材料特有的特性。
3. 纳米技术在以下哪个领域应用最广泛（）A. 医疗B. 电子C. 能源D. 以上都是答案：D解析：纳米技术在医疗、电子、能源等众多领域都有广泛的应用。
4. 纳米颗粒的制备方法不包括（）A. 物理气相沉积法B. 化学气相沉积法C. 溶胶- 凝胶法D. 电解精炼法答案：D解析：电解精炼法通常不是用于制备纳米颗粒的方法。
5. 以下哪种材料不属于纳米复合材料（）A. 聚合物/纳米黏土复合材料B. 金属/陶瓷纳米复合材料C. 纯金属材料D. 碳纳米管增强复合材料答案：C解析：纯金属材料一般不属于纳米复合材料的范畴。
6. 纳米材料的光学性质表现为（）A. 蓝移现象B. 红移现象C. 不发生移动D. 随机移动答案：A解析：纳米材料的光学性质常表现为蓝移现象。
7. 纳米材料的热学性质主要体现在（）A. 比热容降低B. 比热容升高C. 热导率不变D. 热膨胀系数不变答案：A解析：纳米材料的比热容通常降低。
8. 下列哪种仪器常用于纳米材料的表征（）A. 扫描电子显微镜B. 红外光谱仪C. 原子吸收光谱仪D. 气相色谱仪答案：A解析：扫描电子显微镜常用于观察和表征纳米材料的形貌和结构。
9. 纳米材料的磁学性能与常规材料相比（）A. 相同B. 更弱C. 更强D. 不确定答案：D解析：纳米材料的磁学性能受多种因素影响，不能简单地与常规材料比较确定其强弱。
10. 碳纳米管属于（）A. 零维纳米材料B. 一维纳米材料C. 二维纳米材料D. 三维纳米材料答案：B解析：碳纳米管在空间上只有一个维度在纳米尺度，属于一维纳米材料。
mofs 纳米团簇 储氢
mofs 纳米团簇储氢
MOFs（金属有机框架）是一类具有高度可控结构和大孔隙的晶体材料，由金属离子或簇团与有机配体组装而成。
MOFs在储氢领域具有潜力，因为它们可以提供高表面积和丰富的孔隙结构，有利于吸附和储存氢气。
纳米团簇是指由几个原子或离子组成的超小尺寸结构。
纳米团簇在储氢领域也引起了广泛关注，因为它们具有较大的比表面积和更高的氢吸附能力。
将MOFs与纳米团簇结合起来，可以进一步增强储氢性能。
通过调控MOFs的结构和选择合适的纳米团簇，可以实现更高的氢吸附容量、更快的吸附/解吸速率和更低的吸附温度。
这些特性使得MOFs纳米团簇成为潜在的高效储氢材料。
然而，需要指出的是，目前在MOFs纳米团簇储氢方面仍存在一些挑战，如团簇的合成和稳定性、团簇与MOFs的界面相互作用等。
未来的研究将进一步探索这些问题，并努力开发出更加可靠和高效的MOFs纳米团簇储氢材料。
纳米材料和纳米复合物在储氢,纳米复合高分子,功能材料中的应用
纳米材料和纳米复合物在储氢，纳米复合高分子，功能材料中的应用MG0424078 李晓伟1．储氢氢能是人类未来的理想能源，具有热值高，资源丰富，无污染，应用范围广等特点。
而氢能的储存是氢能应用的前提，许多国家都对储氢技术展开了深入的研究。
储氢方法可分为物理法和化学法，常用的包括高压压缩储氢、深冷液化储氢、活性炭吸附储氢、金属氢化物储氢、无机化合物储氢、有机液态氢化物储氢等。
下面主要介绍纳米材料和纳米复合物在储氢中的应用，主要有两种应用。
1. 1 碳纳米材料在储氢中的应用1991年5月,日本的Iijima发现了碳纳米管[1]，由此揭开了对碳纳米材料的广泛研究。
碳纳米材料包括碳纳米管和碳纳米纤维。
碳纳米管又包括单壁碳纳米管（SWNF Single Walled Carbon Nanotubes）和多壁碳纳米管（MWNF Multi Walled Carbon Nanotubes）。
由于它们具有非常高的比表面积及一些常规材料所不具备的特异效应和性能，因此这种碳纳米材料有望为储氢提供一条有效的途径。
V. Likholobov[2]等报道了碳纳米纤维的吸附热和亨利系数随着吸附质分子尺寸的少量减少而迅速增大的结果，这与常规活性炭的吸附特性正好相反。
因此表明碳纳米纤维有可能对小分子氢显示超常吸附。
Dillon[3]等报道单壁碳纳米管对氢的吸附量比活性炭大的多，其吸附热也约为活性炭的5倍。
同时他们用1mg 含0.1-0.2%（质量分数）单壁纳米碳管的碳烟尘，并用20%（质量分数）左右的钴微粒进行催化，在0℃下样品的储氢能力达5%（质量分数）。
Chambers[4]等人实验发现石墨纳米纤维在120 atm、25℃，每克可吸收氢气20L（STP）。
当样品室的压强降至大气压时，储存的大部分氢气可以被释放出来。
Chambers把石墨纳米纤维的良好储氢性能归结为石墨纳米纤维结构中的独特晶状排列（crystalline arrangement）。
纳米碳镁基固态氢存储材料
纳米碳镁基固态氢存储材料说到氢气，大家是不是第一反应就是那些科幻电影里的飞行器、清洁能源？对，就是那个号称“未来能源”的氢气，听起来是不是很高大上？不过呢，要想让氢气成为我们日常生活中的得力助手，首先得解决一个问题——怎么把氢气存储起来。
咱们不能总是用气瓶放吧？要是碰上个不小心，爆炸什么的，不知道的还以为电影情节呢。
所以，现在的科学家们就想了一个办法——用纳米碳镁基材料来做固态氢存储。
你可能会想，“这是什么鬼东西？”其实啊，纳米碳镁基材料是由两种成分组成的，一个是碳，另一个就是镁。
碳，大家都知道，常见的有石墨、炭黑这些东西；镁呢，就是我们常用的合金材料，轻得让人看了都觉得不靠谱。
不过，你别小看它们，这两个东西合起来做材料，效果杠杠的。
那为什么要用纳米碳镁基材料呢？这里面有个大秘密！纳米材料的表面积大得吓人，就像一块海绵，它能吸收好多氢气。
你想象一下，如果你有一块超大超大的海绵，能够吸水的地方越多，水吸得越多，氢气也一样，表面越大，氢气吸得就越多。
这样，氢气就能存储在固态材料中，不会乱跑，随时随地都能用。
而镁，它的特点是可以与氢气发生化学反应，形成固态氢化物，就好像氢气被镁“锁住”一样，稳定得很。
说起来，这种固态存储的技术就像是把氢气放进了一个“牢笼”，而这个牢笼又特别轻，能随身携带。
你想啊，像现在的电动车，氢气就可以作为动力源；要是能把氢气存储在小巧、稳定的材料里，这样的电动车岂不是飞起来了？再加上它能量密度高，充电快，反应又干净，简直是未来的交通工具呀。
可是，问题来了。
虽然这种方法听起来棒极了，可是实际操作起来并不那么简单。
镁和氢气结合得虽然牢固，但要让它们在合适的条件下释放出来也不容易。
要是环境条件不对，可能就成了“死物”了，根本释放不了氢气，白搭。
所以科学家们也在研究，怎么调整这个材料的结构，让它在需要的时候能快速释放氢气，而不是等到某一天才想起来：“哦，今天该放氢气了！”你看看，科学家们真是一个个的像大厨一样，调味的技术得够高，既得让镁和氢气“亲密接触”，又得保证它们不会“失控”。
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。
纳米材料的储氢性能研究
纳米材料的储氢性能研究随着全球能源需求的不断增长和对环境污染的关注，寻找可再生、高效能源的研究变得尤为重要。
在这个背景下，纳米材料作为一种具有巨大潜力的材料种类，引起了广泛关注。
其中，纳米材料在储氢技术方面的应用研究备受关注。
本文将探讨纳米材料在储氢性能方面的研究进展，并为未来研究方向提供一些建议。
一、纳米材料的储氢原理纳米材料在储氢方面具有出色的性能。
这是由于纳米材料具有大比表面积和高扩散速率等特点所导致的。
当气体分子进入纳米材料结构时，由于其大比表面积，分子能够充分接触到材料表面，从而增加了吸附的机会。
同时，纳米材料具有较高的晶界能量，使得氢分子可以更容易地进出纳米材料，从而提高了储氢速率。
因此，纳米材料具有更高的储氢容量和降低储氢压力的潜力。
二、纳米材料在储氢材料方面的应用1. 碳基纳米材料碳基纳米材料是一种重要的纳米材料种类，在储氢领域具有广泛的应用价值。
其中，纳米碳管是一种具有良好的储氢性能的纳米材料。
由于其显著的比表面积和独特的空洞结构，纳米碳管具有出色的吸附能力和高储氢容量。
另外，石墨烯也是一种研究热点，它具有二维的结构和大面积的蜂窝状孔洞结构，为储氢提供了广阔的空间。
2. 金属基纳米材料金属基纳米材料是另一类具有潜力的储氢材料。
例如，纳米镁和纳米铝等金属材料具有较高的比表面积和很好的导热性能，使其具备优异的储氢性能。
此外，纳米合金材料也是受到广泛研究的领域，通过调控不同金属的比例和尺寸等参数，可以实现优化的储氢性能。
三、纳米材料在储氢性能研究中的挑战尽管纳米材料在储氢性能方面表现出优异的潜力，但仍然面临一些挑战和难题。
首先，纳米材料的制备和工艺需要更高的成本和技术条件。
同时，纳米材料在储氢过程中可能面临氢反应动力学慢、储氢容量损失等问题。
此外，纳米材料的稳定性和循环寿命也需要进一步的改进。
四、未来研究方向和展望为了进一步提高纳米材料的储氢性能，在未来的研究中，应该重点关注以下方面：1. 发展更多种类、更高效的制备方法，以降低纳米材料的成本和提高制备效率；2. 对纳米材料在储氢循环过程中的性能进行更加深入的研究，以了解其储氢机理，并改进其循环寿命和储氢容量；3. 基于计算模拟和理论分析，寻找并优化纳米材料的储氢性能；4. 探索纳米材料与其他材料的复合应用，以提升储氢性能；5. 加强纳米材料的稳定性研究，延长其在储氢系统中的寿命。
纳米材料的储氢性能研究
纳米材料的储氢性能研究近年来，储氢技术在能源存储和传输领域引起了广泛的关注。
随着全球对于可再生能源和清洁能源的需求日益增加，高效的储氢材料的研发变得尤为重要。
纳米材料作为一种具有特殊结构和性能的材料，被认为是未来储氢技术的重要选择之一。
本文将探讨纳米材料在储氢领域的研究进展和应用前景。
首先，纳米材料具有较高的比表面积。
由于其微观结构的特殊性，纳米材料的比表面积往往远大于传统材料。
这意味着纳米材料能够提供更多的储氢位点，并且能够更有效地吸附和释放氢气分子。
例如，纳米多孔碳材料具有极高的比表面积和丰富的孔隙结构，可以有效地储存氢气。
此外，纳米金属氧化物或金属合金材料也具有出色的储氢性能，通过改变其纳米结构和晶格尺寸，可以调控其储氢能力。
其次，纳米材料的热力学性质和动力学过程也对储氢性能产生重要影响。
纳米材料的热力学性质与其表面活性和晶体结构密切相关。
通过设计和合成纳米材料，可以实现储氢温度和压力的调控，从而提高储氢效率。
同时，纳米材料的动力学过程也决定了氢分子在材料中的吸附和扩散能力。
纳米结构可以提高氢分子的催化活性，加快吸附和释放速度。
这些特性使得纳米材料成为储氢材料研究中的热点。
此外，纳米材料的稳定性和可控性也是研究重点。
在储氢过程中，材料的稳定性和可靠性是保证储氢系统长期稳定运行的关键。
纳米材料的合成方法和后处理工艺直接影响材料的稳定性和可控性。
研究人员通过表面修饰、掺杂等手段，可以改善纳米材料的稳定性，并实现对其储氢性能的精确调控。
最后，纳米材料的储氢应用前景非常广阔。
传统的储氢方法主要包括压缩储氢和液化储氢，但其存在着能量密度低、安全性差等问题。
相比之下，纳米材料作为储氢材料，具有容量高、能量密度大等优势，有望成为未来储氢技术的重要突破口。
纳米材料的研究不仅可以推动储氢技术的发展，还可以为新能源汽车的推广应用和能源储存领域带来新的机遇。
总而言之，纳米材料的储氢性能研究具有重要的科学意义和实用价值。
纳米材料在燃料电池和氢能源中的使用指南
纳米材料在燃料电池和氢能源中的使用指南引言：纳米材料是一种具有特殊结构和特性的材料，其特点在于其尺寸在纳米级别上。
由于其独特的物理、化学和电子特性，纳米材料在许多领域中都广泛应用，包括燃料电池和氢能源。
本篇文章旨在为读者提供关于纳米材料在燃料电池和氢能源中的使用指南，介绍了纳米材料在燃料电池催化剂和氢储存材料方面的研究进展，并探讨了其在未来能源转型中的潜在应用。
一、纳米材料在燃料电池中的应用1.1 燃料电池简介燃料电池是一种通过氧化还原反应将化学能转化为电能的设备。
它具有高效转换、无污染、低噪音和可持续等特点，被广泛认为是未来清洁能源的重要选择之一。
1.2 纳米材料在燃料电池催化剂中的应用纳米材料的高比表面积和高电子传导性使其成为优秀的电催化剂载体。
铂是目前应用最广泛的燃料电池催化剂，而纳米材料通过提高铂的活性表面积和稳定性，可以显著提高催化效率。
例如，纳米铂颗粒可以被负载在炭黑或二氧化硅纳米颗粒上，形成高效的催化剂。
此外，纳米合金催化剂和非贵金属催化剂也是研究的热点，可以降低成本并提高催化性能。
1.3 纳米材料在燃料电池导电材料中的应用导电材料在燃料电池中起到传导电子和离子的作用。
纳米材料由于其高电子迁移率和离子扩散速率，被广泛应用于导电材料的改进。
例如，纳米碳管和纳米氧化物可以用作电极材料，提高燃料电池的反应速率和电化学性能。
二、纳米材料在氢能源中的应用2.1 氢能源简介氢能源是一种清洁、高能量密度的能源形式，其燃烧产生的唯一废物是水。
由于其丰富性和环保性，氢被广泛认为是未来能源转型的重要选择之一。
2.2 纳米材料在氢储存材料中的应用纳米材料因其高比表面积和改善的储氢性质，成为理想的氢储存材料。
通过调控纳米材料的孔结构和表面性质，可以提高氢气的吸附和释放速率，实现高效的氢储存。
例如，纳米多孔金属有机骨架材料和纳米金属氢化物被广泛用于氢储存材料的研究。
2.3 纳米材料在氢能源产生中的应用纳米材料在氢能源产生中有很多潜在应用。
纳米储氢材料研究
同样，由下图各种储氢技术方法的体积储氢密度和质量储氢密度的对比[5]，可以 看到，高压储氢技术的质量储氢密度较高，但体积储氢密度较低。反之，金属氢 化物的质量储氢密度较低，但体积储氢密度较高。
图 2-1 主要储氢材料与技术的储氢质量密度和体积密度[5]
2.2.1 高压储氢技术
1. 研究背景
面临日趋严重的能源危机和环境污染问题，很多国家都把目光放到清洁、经 济的新能源汽车的研发和推广上。随着燃料电池技术的发展，氢燃料电池汽车以 其高效、无噪音，零污染等优点，成为了世纪最有前途的新能源环保型汽车，正 逐渐成为世界汽车厂商竞相研究开发的热点。氢气作为燃料电池汽车动力系统的 重要组成，是影响燃料电池汽车续航里程的关键因素。因此，氢能的开发和利用 受到，美、日、德、加、韩等国家的高度重视，以期在 21 世纪中叶进入氢能经 济时代。氢的利用需要解决三个问题：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。例如，美国 2003 年氢燃料计划中 50%的经费用于氢 储运研究，其重要性可见一斑[1]。车载储氢及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。同时，与其他用途的储氢相 比，车载储氢储存空间有限，对储氢容器的重量和体积有更大的限制。高效安全 的储氢技术成为影响氢能汽车推广应用的关键技术，也是目前的主要技术障碍。
Type Ⅰ：全金属容器 Type Ⅱ：金属环向缠绕 Type Ⅲ：金属内胆全缠绕 Type Ⅳ：塑料内胆全缠绕
图 2-3 四种类型高压储氢罐在 35MPa 下的壁厚对比[6] 由图 2-3 可以看出四种高压储氢容器有轻量化的趋势，首先通过将全金属容 器替换为金属和碳纤维组成的复合式储氢容器，之后通过将金属内衬替换为更轻 的塑料内衬进一步轻量化，使储氢瓶的壁厚和重量逐步降低，提高储氢密度。另 一方面，储氢压力逐渐从 35MPa 提升到 70MPa，储氢密度大幅度提升，如图 1-4 所示。综上所述，70MPa 的Ⅳ型高压储氢容器性能最优，是未来储氢技术的发展 方向[6]。
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纳米材料的储氢在本堂课中，我首先介绍了几种储氢方式，重点引入金属储氢，接着简单介绍了金属的储氢原理，进而描述了试验方法即合金的储氢性能测试，然后重点介绍了储氢合金的制备方法和应用。
当今世界，随着传统能源石油、煤炭日渐枯竭，且石油、煤炭燃烧产物二氧化碳和二氧化硫又分别产生温室效应和酸雨危害，使人类面临能源、资源和环境危机的严峻挑战，寻找新的能源已成为人们的普遍共识。
氢作为一种洁净能源，已受到人们的充分重视。
近年来，在镍氢二次燃料电池等氢能的应用方面不断取得进展。
20世纪60年代末，研究者发现FeTi等金属间化合物具有可逆储放氢气的特性，并且储氢密度大，可与液氢和固氢效果相比拟。
此后随着对于金属氢化物作为能量储存以及能量转换材料进一步深入地研究，储氢合金主要由可与氢形成稳定氢化物的放热型金属。
如何获得容量大，充放氢速度快，放氢温度低的新型储氢材料，成为储氢材料与储氢技术研究和开发中至关重要的内容和亟待解决的问题。
纳米材料是指一类粒度在1～100nm之间的超细材料，是介于单个原子、分子与宏观物体之间的原子集合体，是一种典型的介观体系。
由于纳米材料的比表面能高，存在大量的表面缺陷，高度的不饱和悬键，较高的化学反应活性以及自身的小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应等，从而使其具有常规尺寸材料所不具备光学、磁、电、热等特性，成为继互联网和基因研究之后科学领域的又一研究热点，引发了世界各国科学工作者在相关理论研究及应用开发的广泛兴趣。
纳米尺度的贮氢合金呈现出许多新的热力学和动力学特征，其活化性能明显提高，具有更高的氢扩散系统，并具有优良的吸放氢动力学性能。
一、储氢方式储氢方式有三种，分别为气态储氢，液态储氢和氢化物储氢。
气态储氢的基本原理是采用压缩、冷冻、吸附等方式，将压缩氢气储存于钢瓶中，其特性有：①储氢量小(15MPa，氢气重量尚不到钢瓶重量的1/100)；②使用不方便；③有一定的危险性。
液态储氢的基本原理是将氢气液化后储存，其特性有：①深冷液化能耗高(液化1kg氢气约需耗电4～10kW·h)；②须有极好的绝热保护；③绝热层的体积和重量往往与储箱相当。
氢化物储氢的基本原理是金属或合金与氢反应生成金属氢化物，实现储氢；金属氢化物加热后分解释放出氢气，实现放氢，其特性是：①氢以原子态储存于金属中，储氢密度大；②不易爆炸，安全性强；③储存、运输和使用方便；④可多次循环使用。
一般认为，储氢合金纳米化提高储氢特性主要表现在以下几个方面原因：量子尺寸效应和宏观量子，隧道效应：对于纳米尺寸的金属颗粒，连续的能带分裂为分立的能级，并且能级间的平均间距增大，使得氢原子容易获得解离所需的能量，表现为贮氢合金活化能降低和活化温度降低；纳米材料的表面效应：纳米颗粒具有巨大的比表面积，电子的输送将受到微粒表面的散射，颗粒之间的界面形成电子散射的高势垒，界面电荷的积累产生界面极化，而元素的电负性差越大,合金的生成焓越负,合金氢化物越稳定，金属氢化物能够大量生成。
单位体积吸纳的氢的质量明显大于宏观颗粒。
比表面积和催化特性：纳米贮氢合金比表面积大，表面能高，氢原子有效吸附面积显著增多，氢扩散阻力下降，而且氢解反应在合金纳米晶的催化作用下反应速率增加，纳米晶具有高比例的表面活性原子,有利于反应物在其表面吸附,有效降低了电极表面氢原子的吸附活化能,因而具有高的电催化性能。
另外，由于纳米晶粒相当细小,导致晶界和晶格缺陷增加,而晶体缺陷和位错处的原子具有较高的能量可视为反应的活性中心,从而降低析氢过电位。
表面力学特性：根据Hall-Petch理论，晶粒的细化使其硬度增加，贮氢合金的整体强度随晶粒尺寸的增加而增强，这对于抗酸碱及抗循环充放粉化，以及抵抗充放电形成的氧压对贮氢基体的冲击大有裨益，并且显著提高了贮氢合金耐腐蚀性。
二、金属的储氢原理金属的吸氢机理为：①氢分子吸附于合金表面；②氢的H-H键离解为氢原子；③氢原子从合金表面向合金内部扩散，进入金属原子的间隙中（晶格间位置）形成固溶体；④固溶于金属中的氢再向合金内部扩散。
氢以原子态存在于合金中，正是金属氢化物贮氢技术具有高贮氢体积密度和特有安全性原因所在。
三、合金的储氢性能测试合金吸放氢性能的测试合金吸放氢性能测试在p-C-T 测试仪上进行，测试项目包括合金在不同温度下的吸放氢容量、吸放氢速度和合金的p-C-T 曲线，测试温度100℃～400℃，所用氢气的纯度大于99.999% 。
四、储氢合金的制备方法氢化合金的制备方法有好几种，下面介绍四种常用的方法。
1、机械合金化法(Mechanical Alloying，简称MA)机械合金化是将不同成分的粉末在高能球磨机中进行较长时间的研磨，使其在固相状态下形成合金的一种材料制备新技术。
机械合金化工艺因素：①球磨设备：决定着对原料施加作用的能力的大小球磨机类型：振动式、搅拌式、行星式、滚筒式；②磨球与球料比：磨球类型：不锈钢球、硬质合金球、玛瑙球、陶瓷球、球料比：大中小球适当配合。
常用球料比为5～10之间③球磨强度：强度高则合金化效果好，但研磨介质损失大，粉末污染严重；④球磨气氛：采用惰性气体（如Ar气）保护或在真空下球磨；⑤添加剂：作用是防止球磨中不过分冷焊以利粉碎，且可防止粉末大量粘附在磨球及球磨罐壁上。
添加剂应易于挥发，且不与原料与磨球等介质发生反应。
机械合金化特点（与熔炼法、高温自曼延法等比较）①工艺技术简单，过程容易控制。
球磨设备制造工艺成熟，产量大，生产成本低，适于工业化；且无需高温熔炼及破碎设备。
②室温下能够实现合金化。
特别适合于熔点或密度相差很大的金属系的合金化，避免偏析和合金烧损。
如Mg-Ni系，Mg的熔点为650︒C ，密度1.74，而Ni的熔点为1453︒C ，密度8.9；③不受混料均匀化的制约，混合及合金化一次完成。
④制备体系范围大。
可制备的合金成分范围宽，且既能制备稳态相，又能制备亚稳、非晶相等。
⑤能够实现弥散、固溶和细晶三位一体的强化机制。
⑥能够有效改善储氢合金的活化能。
球磨过程中金属颗粒不断细化，产生大量的新鲜表面及晶体缺陷，可增强储氢合金吸放氢过程中的反应，从而有效地降低活化能。
2、置换扩散法置换扩散法是我国科技人员首创的一种制备镁系储氢合金的方法。
将无水盐NiCl2或CuCl溶解在有机溶剂（如乙腈、二甲基甲酰胺）中，用过量镁粉进行置换，镍或铜平稳地沉积在镁上，取出洗净烘干，放入高温炉中在保护气氛下以600︒C进行热扩散使合金均匀化，最后得到Mg2Ni或Mg2Cu。
特点：①合金活性高，极易活化，具有优越的吸氢性能。
合金表面上布满裂纹；②即可制备二元镁系合金，也适于制备镁系多元合金。
3、燃烧合成法(Combustion Synthesis，简称CS)燃烧合成法又称自曼延高温合成法。
利用高放热反应的能量使化学反应自发地持续下去，从而实现材料合成与制备。
用于制备镁系储氢合金的CS法称为“氢化燃烧合成法”。
日本最早将这种方法用于镁系合金的合成。
CS法制备镁系储氢合金的基本过程①混料及压制坯块。
采用高纯镁粉和镍粉，按比例混合（通常在丙酮中）均匀，经充分干燥后压成坯块。
②机械破碎。
将坯块机械破碎成3mm的碎块。
③真空除气。
真空度要求达到1.33×10-4Pa；④通氢加热。
在1MPa高纯氢气下缓慢加热至600︒C，保温30min ⑤自然冷却。
获得Mg2NiH4氢化燃烧合成法的特点：①制备的合金无需活化处理，且合金纯度高。
②合成时间短，能耗少。
③吸氢量大。
最高可达7.2wt%。
五、储氢合金的应用储氢材料的主要特性：①选择性吸氢；②高的储氢密度；③吸氢放热与放氢吸热效应；④碱液中的电化学吸放氢及电催化活性；⑤氢同位素分离效应；⑥氢平衡压力与温度呈指数关系。
1.金属氢化物储氢基于储氢合金高的储氢密度原理和结构：氢化物储氢装置是一种金属－氢反应器。
由于氢化反应的热效应，储氢装置一般为热交换器结构。
有固定式和移动式两种类型，后者可用于储运氢气及车辆氢燃料箱等供氢场合。
特点: ①储氢量大、重量轻、体积小。
②节省能源。
③安全可靠。
2.金属氢化物蓄热原理：金属吸氢生成氢化物，放热；氢化物分解放氢，吸热。
这一过程相当于热-化学(氢)能变换，称为化学蓄热。
利用这种特性，可以制成蓄热装置，储存工业废热、地热、太阳能热等热能。
基本要求：①蓄热量大。
氢化物有大的生成热；②吸放氢反应速度快，可逆性好。
③工作温度范围宽。
－20～1000︒C。
④平衡分解压范围宽。
0.1～几十兆帕。
蓄热装置的基本构成：蓄热装置中使用两种金属氢化物：一是蓄热介质的氢化物，二是储氢介质的氢化物。
两种氢化物的平衡特性应该不同。
氢气由前者流向后者时蓄热，反方向流动时放热。
日本化学技术研究所开发的氢化物蓄热装置，蓄热槽为管束结构，由19根气瓶组成，Ni合金，蓄热容量8371kJ。
里面充填6.27kgMg23.金属氢化物热泵原理：以氢气为工作介质，以储氢合金为能量转换材料，由同温度下分解压不同的两种储氢合金组成热力学循环系统，利用它们的平衡压差驱动氢气流动，使两种氢化物分别处于吸氢(放热)和放氢(吸热)状态，从而达到升温增热或制冷的目的。
优点：①可利用废热、太阳能等低品位的热源驱动热泵工作，是惟一由热驱动、无运动部件的热泵；②系统通过气固相作用，由于无腐蚀、无运动部件，因而无损、无噪声；③系统工作范围大，温度可调，不存在氟里昂对大气臭氧层的破坏作用；④可达到夏季制冷、冬季供暖的双效目的。
4.分离、回收氢基本原理：含有杂质气体的氢气被储氢合金吸收，形成氢化物，杂质气体则被排掉，再经加热即可放出氢气，实现将氢从混合气体中分离出来，进而回收的目的。
5、制取高纯度氢气基本原理：含有杂质的氢气与储氢合金接触，氢气被吸收，而杂质则被吸附于合金表面，除去杂质后，再使氢化物放氢，则可得到高纯度的氢气，其纯度可高达和稀土系储氢合金是应用效果较为理想的储氢合金。
99.9999%。
TiMn1.56.金属氢化物氢压缩机基本原理：金属氢化物氢压缩机利用氢化物的压力-温度特性进行工作。
储氢材料在室温和较低压力下吸收氢气形成金属氢化物，饱和后提高金属氢化物的温度，其平衡压力将相应提高，因此处于高温的氢化物可以释放相应高压的氢气，实现热能与机械能之间的转换。
优点：①运转安静、无振动。
②无驱动部件，易维修，节省能源。
③器件体积小、质量轻。
质量和体积可减至机械压缩机的1/5。
④释放氢的纯度高。
氢气里绝无油、水和空气。
⑤可以利用废热、耗电量少、运输费用低。
⑥多段压缩可产生高压。
缺点：氢流量受合金吸收、释放氢的循环速度限制。
纳米材料的吸附性能林琪同学所介绍的纳米材料的吸附性能主要介绍了了纳米材料的吸附作用。
在各种环境污染处理技术中，吸附法是广泛应用的方法。