MH_Ni电池用Mg_2Ni系储氢合金研究进展

第１３卷第３期

２００８年６月

ＣｈｉｎｅｓｅＢａｔｔｅｒｙＩｎｄｕｓｔｒｙ

收稿日期：２００７－１０－１６

基金项目：国家自然科学基金（２０５７３０３９）

作者简介：吕东生（１９７６－），男，安徽省人，博士生。

Ｂｉｏｇｒａｐｈｙ：ＬＵＤｏｎｇ－ｓｈｅｎｇ（１９７６－），ｍａｌｅ，ｃａｎｄｉｄａｔｅｆｏｒｄｏｃｔｏｒ．

ＭＨ－Ｎｉ电池用Ｍｇ２Ｎｉ系储氢合金研究进展

吕东生，李伟善

（华南师范大学化学与环境学院，广东广州５１０００６）

摘要：Ｍｇ２Ｎｉ基储氢合金作为ＭＨ－Ｎｉ电池负极材料实用化须解决两个问题：室温吸放氢动力学差和浓碱溶液中易腐蚀。介绍了改善Ｍｇ２Ｎｉ基储氢合金的性能而采取的主要方法，包括改进合金制备方法、掺入其它元素制备多元Ｍｇ２Ｎｉ基合金、复合、表面处理。认为：提高Ｍｇ２Ｎｉ基储氢合金的电化学储氢性能，满足ＭＨ－Ｎｉ电池的使用要求，可能要将改进和发展新的制备方法、多元合金化、包覆、使用缓蚀剂等多种手段联合应用。

关键词：ＭＨ－Ｎｉ电池；Ｍｇ２Ｎｉ；贮氢合金；改性中图分类号：ＴＭ９１２．２

文献标志码：Ａ

文章编号：１００８－７９２３（２００８）０３－０２０７－０４

ＲｅｓｅａｒｃｈｐｒｏｇｒｅｓｓｏｆＭｇ２Ｎｉ－ｂａｓｅｄｈｙｄｒｏｇｅｎ－ｓｔｏｒｉｎｇａｌｌｏｙｓ

ｆｏｒＮｉ－ＭＨｂａｔｔｅｒｉｅｓ

ＬＵＤｏｎｇ－ｓｈｅｎｇ，ＬＩＷｅｉ－ｓｈａｎ

（ＣｈｅｍｉｓｔｒｙａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＳｏｕｔｈＣｈｉｎａＮｏｒｍａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ，Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ５１０００６，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｗｏｋｅｙｐｒｏｂｌｅｍｓｉｎｃｌｕｄｉｎｇｂａｄｋｉｎｅｔｉｃｏｆｈｙｄｒｏｇｅｎａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ／ｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎａｔｒｏｏｍｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄｓｅｒｉｏｕｓｃｏｒｒｏｓｉｏｎｉｎａｌｋａｌｉｎｅｓｏｌｕｔｉｏｎｈａｖｅｔｏｂｅｓｏｌｖｅｄｂｅｆｏｒｅＭｇ２Ｎｉ－ｂａｓｅｄｈｙｄｒｏｇｅｎ－ｓｔｏｒｉｎｇａｌｌｏｙｉｓｃｏｍｍｅｒｃｉａｌｉｚｅｄａｓｎｅｇａｔｉｖｅｅｌｅｃｔｒｏｄｅｍａｔｅｒｉａｌｆｏｒＮｉ－ＭＨｂａｔｔｅｒｙ．Ｍａｎｙｓｔｕｄｉｅｓｈａｖｅｂｅｅｎｄｏｎｅｏｎｍｅｔｈｏｄｓｏｆｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ，ｄｏｐｉｎｇ，ａｎｄｓｕｒｆａｃｅｔｒｅａｔｍｅｎｔ．Ｔｈｅｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｔｈｅａｌｌｏｙｈａｖｅｂｅｅｎｇｒｅａｔｌｙｉｍｐｒｏｖｅｄｂｙｔｈｅｓｅｅｆｆｅｃｔｉｖｅｍｅｔｈｏｄｓ，ｗｈｉｌｅｉｔｉｓｎｏｔｅｎｏｕｇｈｆｏｒｕｓｅｉｎＮｉ－ＭＨｂａｔｔｅｒｙ．Ｉｍｐｒｏｖｉｎｇｋｉｎｅｔｉｃｏｆｈｙｄｒｏｇｅｎａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ／ｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎｈａｓａｔｔｒａｃｔｅｄｍｏｒｅａｔｔｅｎｔｉｏｎｉｎｌｉｔｅｒａｔｕｒｅ，ｗｈｉｌｅｏｎｌｙｆｅｗｓｔｕｄｉｅｓｈａｖｅｂｅｅｎｄｏｎｅｏｎｃｏｒｒｏｓｉｏｎａｎｄｉｎｈｉｂｉｔｏｒｏｆＭｇ２Ｎｉ－ｂａｓｅｄｈｙｄｒｏｇｅｎ－ｓｔｏｒｉｎｇａｌｌｏｙｉｎａｌｋａｌｉｎｅｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅｓｏｌｕｔｉｏｎ．Ｔａｋｉｎｇｍｅａｓｕｒｅｓｉｎｃｌｕｄｉｎｇｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇｎｅｗｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｓ，ｄｏｐｉｎｇ，ｓｕｒｆａｃｅｔｒｅａｔｍｅｎｔａｎｄｕｓｉｎｇｉｎｈｉｂｉｔｏｒｓｉｎｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅｓｏｌｕｔｉｏｎｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓｌｙ，ｍａｙｂｅｍｏｒｅｅｆｆｅｃｔｉｖｅｆｏｒｉｍｐｒｏｖｉｎｇｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｙｏｆＭｇ２Ｎｉ－ｂａｓｅｄａｌｌｏｙ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｎｉ－ＭＨｂａｔｔｅｒｙ；Ｍｇ２Ｎｉ；ｈｙｄｒｏｇｅｎ－ｓｔｏｒｉｎｇａｌｌｏｙ；ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ

Ｍｇ２Ｎｉ基储氢合金理论储氢容量高达３．６％，电

化学容量达１０００ｍＡｈ／ｇ，并且材料来源较丰富，被认为有希望成为下一代ＭＨ－Ｎｉ电池的负极材料。但

是，该类型贮氢合金还存在一些问题限制了其实用化，例如，室温吸放氢动力学性能较差、在电解液浓碱溶液中易腐蚀，致使Ｍｇ２Ｎｉ基储氢合金电化学容量较低，电化学循环稳定性差，目前的研究主要是改善Ｍｇ２Ｎｉ基储氢合金室温吸放氢动力学性能和提高其在碱溶液中的耐腐蚀性能。文章介绍了通过改进

合金制备方法、掺入其它元素和采用复合、表面处理等手段，使Ｍｇ２Ｎｉ基储氢合金的性能得到了较大幅度的提升。

１改进合金制备方法

Ｍｇ２Ｎｉ系储氢合金制备方法主要有熔炼法、氢化燃烧合成法、置换扩散法和机械合金化法。机械合金化法因为具有设备简单、制备过程简便等优点，而成为目前研究得最多的一种方法。机械合金化方法是利用高能机械球磨直接将金属原料组分经过固相反应生成合金，合金生成过程是在远低于原料熔点的温度下进行，因此不受原料熔点和相对密度的限制。并且生成的合金具有亚稳相和非晶相的超微细结构以及大量的晶格缺陷，这些结构特点对改善吸放氢动力学性能是很有利的。研究结果表明，使用机械合金化法制备的Ｍｇ２Ｎｉ基储氢合金的储氢性能明显优于传统的熔炼法。而且用这种方法制备的Ｍｇ２Ｎｉ基储氢合金更易于引入其它元素，有利其组分的扩展。

２掺入其他元素

在Ｍｇ２Ｎｉ基储氢合金中掺入一种或几种其它元素制备成多元合金被证明能明显提高该类合金的储氢性能。Ｍｇ侧的替代元素有稀土元素（如Ｌａ、Ｃｅ等）、Ａｌ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃａ等，Ｎｉ侧的替代元素有Ｃｏ、Ｐｄ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｚｒ等。多元合金的制备方式主要是机械合金化法，也有使用熔炼法和氢化燃烧法制备的。元素替代改善镁基合金性能的机理目前尚不十分明确，一般认为是提高了吸放氢动力学或合金在碱液中的耐腐蚀性能。

元素Ａｌ掺杂被认为能明显提高Ｍｇ２Ｎｉ基储氢合金的吸放氢动力学性能。Ｌｉ等人［１］通过机械合金化法制备的含铝合金Ｍｇ１．９Ａｌ０．１Ｎｉ在６２３Ｋ时氢化容量高达３．５％，接近该类型合金的理论容量。动力学研究表明Ｈ在α相和β相的扩散是该合金吸脱氢过程的决速步骤。这和Ｗａｎｇ等人［３］的电化学研究结果相一致。该研究结果显示，在Ｍｇ２Ｎｉ合金中，电荷传递步骤是电化学吸脱氢过程的决速步骤，而在掺铝合金中的决速步骤则是Ｈ在合金固相基体中的扩散。并且认为掺Ａｌ合金中存在一种具有电催化活性的Ｍｇ３ＡｌＮｉ２新相，该新相提高了合金的吸放氢动力学性能。但是，Ｓ．Ｔｏｙｏｔｏ等人［２］和Ｌｉ等人［１］利用机械合金化法制备的Ｍｇ１．９Ａｌ０．１Ｎｉ合金中没有发现有Ｍｇ３Ａｌ－Ｎｉ２相，这可能是制备过程不同或原料性能差异引起的。Ｓ．Ｔｏｙｏｔｏ等人［２］发现掺铝对Ｍｇ２Ｎｉ基储氢合金的氢化物的颜色、结构和相变温度均有影响。进一步的研究发现，氢化的掺铝合金的相变温度明显降低，并且在数次吸脱氢循环后样品的相变温度与未掺铝样品的趋近。他们认为，Ａｌ对Ｍｇ２Ｎｉ基储氢合金性能的影响是暂时的，在吸脱氢过程中这种影响会逐渐减弱直至消失。

一般认为，元素Ｔｉ、Ｚｒ、Ｖ能够提高Ｍｇ２Ｎｉ基储氢合金在浓碱溶液中的腐蚀电阻，减少合金中Ｍｇ氧化，延长合金的电化学循环寿命。而且，研究还表明，将Ｔｉ、Ｖ两种元素同时掺杂的抗腐蚀效果优于单一元素，这被认为是元素的协同效应引起的。然而，最近在对Ｍｇ－Ｔｉ系列合金在浓碱溶液中的电化学储氢性能研究后发现，Ｔｉ能很好地改善Ｍｇ电极的放电倍率特性。这项研究认为，元素Ｔｉ能有效防止Ｍｇ电极的表面ＭｇＨ钝化层形成，有利于Ｈ扩散到Ｍｇ电极的基体内部，提高Ｍｇ的利用率［４］。还有一部分研究者认为，元素Ｔｉ、Ｚｒ、Ｖ能够提高Ｍｇ２Ｎｉ基储氢合金的吸放氢动力学性能。可能是因为这３种元素有利于形成Ｍｇ２Ｎｉ基储氢合金精细纳米晶或纳米非晶结构。

元素Ｙ能提高Ｍｇ２Ｎｉ基储氢合金放电容量和大电流放电能力。具有电催化活性的Ｙ－Ｎｉ３相的存在和掺Ｙ后合金晶格膨胀、Ｈ易于扩散被认为是改善合金电化学吸放氢性能的两个主要原因。通过熔体快淬法制备的Ｍｇ２（ＮｉＹ）纳米晶合金电化学氢化后的最大容量可达３．０％ｗｔ，其性能远优于传统锭模铸造法制备的多晶Ｍｇ２Ｎｉ合金和机械合金化法制备的纳米晶Ｍｇ２Ｎｉ合金性能相当［５］。但是也有研究者［６］认为，Ｙ的存在有利于合金氢化过程中Ｈ向Ｍｇ基体深处扩散，这和上文提到的Ｔｉ的作用相当。这一结论的依据是发现纯镁氢化后Ｈ浓度在镁表面最高，并且随离表面距离增加而减少，但是掺Ｙ镁合金在氢化后Ｈ在基体中的浓度基本相等。

Ｐｄ是一个能提高Ｍｇ２Ｎｉ基储氢合金性能的有效元素。其添加形式可以是表面修饰，也可以是基体掺杂。将Ｐｄ∶Ｍｇ２Ｎｉ∶Ｎｉ＝１０∶４５∶４５（物质的量比）的混合物在氩气气氛下球磨８０ｈ后，获得的非晶态合金，在１００ｍＡ／ｇ的放电电流密度下，经３０次循环后容量保持率为６５％，而同条件下制备的未掺Ｐｄ合金初始容量与掺Ｐｄ合金相当，但经１０次循环后容量保持率仅２５％［７］。合金基体中掺杂Ｐｄ元素被认为能抑制Ｍｇ２Ｎｉ

第１３卷第３期２００８年６月

ＣｈｉｎｅｓｅＢａｔｔｅｒｙＩｎｄｕｓｔｒｙ

基合金腐蚀生成Ｍｇ（ＯＨ）２，从而提高合金的循环稳定性［８］。但是，似乎也不能排除元素Ｐｄ对合金吸脱氢过程的催化作用［９］。

３与其他材料复合

将Ｍｇ２Ｎｉ基储氢合金与其它类型材料复合是改善其性能的另一手段。一种方式是将Ｍｇ２Ｎｉ系合金与其它类型的储氢合金如ＬａＮｉ５系储氢合金等复合。如将Ｍｇ－Ｎｉ合金与ＴｉＶ２．１Ｎｉ０．３球磨合金化后，形成的复合材料电化学循环稳定性明显增加。

另一方式是将Ｍｇ２Ｎｉ基储氢合金与其它材料复合，这些材料包括金属氧化物、金属、碳等。这在文献中报道较多。研究表明，ＴｉＯ２、Ｆｅ２Ｏ３、Ｖ２Ｏ５、ＲｕＯ２、Ｃｒ２Ｏ３、Ｍｎ２Ｏ３等具有可变化合价的过渡金属氧化物对镁的吸放氢过程具有催化作用。最近的研究表明［１０］，碳纳米管、ＣｏＢ等与Ｍｇ－Ｎｉ合金球磨复合后都对Ｍｇ－Ｎｉ合金的吸脱氢过程有积极影响。

４表面处理

４．１表面包覆

表面处理也是改善Ｍｇ２Ｎｉ基储氢合金的重要手段。其作用一是除去合金表面致密的氧化膜，提高合金表面吸脱氢的能力；二是增加合金在浓碱溶液中的耐腐蚀性能。在合金表层进行包覆、将合金在含氟化物的溶液中进行浸泡、将合金表面纳米化等都是表面处理的常用方法。

表面包覆的方法主要有球磨、电沉积、化学沉积或溅射等，用作包覆层的物质有Ａｌ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｃｕ等。在Ｍｇ２Ｎｉ上形成Ｎｉ的包覆层能使合金的吸放氢性能得到大幅度改善。研究者认为，Ｍｇ２Ｎｉ合金在碱溶液中极易形成非常致密的Ｍｇ（ＯＨ）２，使氢很难进入合金中，使合金的吸氢性能下降。表面包覆Ｎｉ层，使合金的耐腐蚀性能大幅度提高，从而改善Ｍｇ２Ｎｉ的电化学储氢性能。其中元素Ｐｄ包覆层改善Ｍｇ２Ｎｉ的电化学储氢性能的效果较好，其作用一般认为，Ｐｄ既能对Ｍｇ２Ｎｉ合金吸脱氢起催化作用，又能提高Ｍｇ２Ｎｉ合金在浓碱溶液中的腐蚀电阻。Ｌｕｏ等人［１１］用化学镀法对Ｍｇ１．９Ｙ０．１Ｎｉ０．９Ａｌ０．１合金粉末表面进行Ｎｉ－Ｐ、Ｎｉ－Ｐｄ－Ｐ、Ｎｉ－Ｂ的微包覆，发现经过镀覆后，合金的放电容量得到不同程度的提高。

具有包覆层的合金在碱液中氢化／脱氢的过程中，由于晶格的膨胀和收缩仍会引起合金电极粉化腐蚀而失效。Ｈｙｅ等人［１２］在电解液中加入少量ＰｄＣｌ２，电极每次充电时，Ｐｄ２＋将会被还原而均匀沉积覆盖在Ｍｇ２Ｎｉ合金表面。当电解液中含０．０００５０ｍｏｌ／Ｌ的ＰｄＣｌ２时，在１０ｍＡ／ｇ的电流密度下，Ｍｇ２Ｎｉ合金电极最大放电容量达到４６０ｍＡｈ／ｇ，经１００次循环后容量为１５０ｍＡｈ／ｇ，而在电解液未含ＰｄＣｌ２时，Ｍｇ２Ｎｉ合金电极最大放电容量仅有３２０ｍＡｈ／ｇ，并且经２０次循环后容量即降为０。笔者认为，即使在循环过程中合金开裂后，Ｐｄ在充电过程中仍可以沉积到新鲜合金表面而保护其免受腐蚀。这种动态包覆的方法提供了另一种改善Ｍｇ２Ｎｉ合金电极性能的途径。

４．２浸蚀

Ｍｇ２Ｎｉ储氢合金在氢氟酸或含氟溶液中浸渍后在表面形成氟化物，从而使合金与氢的亲和力增加。并在表面形成一富镍层，使电极具有较高的电催化活性并阻止合金氧化的进行。通常表面氟化后的合金性能会表现出以下特点：１）初次活化处理容易；２）经反复吸放氢不易发生微粉化；３）表面抗毒化性能增加；４）吸放氢速度加快，动力学性能较好等。经低浓度ＮＨ４Ｆ溶液浸蚀后的Ｍｇ２Ｎｉ０．７５Ｃｏ０．２５储氢合金的电化学研究结果表明，氟化后合金吸脱氢动力学性能有所提高，但是在浓碱溶液中的耐腐蚀性能没有提高［１３］。

另外，利用一定强度的ＨＣｌ、ＨＮＯ３或ＨＡｃ－ＮａＡｃ溶液等对储氢合金的表面进行浸蚀后，也可以改变合金表面成分、结构和状态，从而对合金吸放氢过程起到一定改善作用。

一般认为，水会和Ｍｇ－Ｎｉ合金中的Ｍｇ作用生成Ｍｇ（ＯＨ）２氧化层，毒化Ｍｇ２Ｎｉ储氢合金的吸氢活性。但是，Ｈａｍｐｔｏｎ等人［１４］发现Ｍｇ２Ｎｉ储氢合金经液态水或水蒸汽处理后，表面生成了Ｍｇ（ＯＨ）２，然而合金的吸氢活性却明显提高。他们认为需要对合金表面的氢氧化物在合金吸放氢过程中所起的作用做更进一步的研究。

４．３表面纳米化

Ｔｏｍｏｈｉｒｏ等人［１５］应用氢化燃烧法制备了表面具有纳米裂纹的单相Ｍｇ２Ｎｉ其储氢合金，并将其吸脱氢性能与传统熔炼法作了比较。结果显示，在５７３Ｋ时，该合金的储氢容量达到理论值；在低温３０３Ｋ下，氢化燃烧法制备的Ｍｇ２Ｎｉ其储氢容量是传统熔炼法的两倍，并且其吸脱氢速率也远高于传统熔炼法制备的样品。他们认为，氢化燃烧法制备的合金

Ｍｇ２ＮｉＨ４中含有Ｈ，在受热脱氢时，Ｈ２的析出会使合金表面开裂形成众多纳米裂纹，这些裂纹增加了合金氢化反应的活性面积。但是文中没有报道该合金的电化学性能。

４．４使用有机缓蚀剂

有机表面活性剂作为金属或合金的缓蚀剂已在很多金属材料上得到应用。但是，关于利用表面活性剂提高Ｍｇ２Ｎｉ储氢合金在电解液中耐腐蚀性能方面的报道却很少见。最近，孔繁清等人［１６］在这方面作了尝试性的工作，发现将Ｍｇ－Ｎｉ合金电极在水玻璃或烷基酚聚氧乙烯醚溶液中浸泡后循环稳定性有所提高，但是效果不是很明显，并且吸附的缓蚀剂在循环过程中存在脱附的问题。应用合适的缓蚀剂改变镁基储氢电极／电解液界面的性质，提高电极的循环稳定性是改善Ｍｇ２Ｎｉ储氢合金电极性能的又一可能途径。

５展望

应用机械合金化法制备镁基储氢合金之后，其电化学容量和循环寿命得到大幅提高，但性能离ＭＨ－Ｎｉ电池的要求尚有很大差距。目前，掺杂元素对Ｍｇ２Ｎｉ基储氢合金性能的影响机制尚不明确。在加强研究掺杂元素作用机制的基础上，引入多种其它元素制备多元Ｍｇ２Ｎｉ储氢合金，利用多种元素的协同效应来提高Ｍｇ２Ｎｉ基储氢合金的吸脱氢动力学性能和耐腐蚀性能。

成本因素也是Ｍｇ２Ｎｉ基储氢合金研发过程中须考虑的一个重要因素。例如元素Ｐｄ能使Ｍｇ２Ｎｉ基储氢合金的性能得到较大幅度提升，但是它使合金的成本上升。

提高Ｍｇ２Ｎｉ基储氢合金的电化学储氢性能，满足Ｎｉ－ＭＨ的使用要求，依靠单一的手段恐怕难以奏效，可能要采取改进和发展新的制备方法、多元合金化、包覆、使用缓蚀剂等多种手段联合应用的思路。

参考文献：

［１］ＬｉＱ，ＣｈｏｕＫ－Ｃ，ＸｕＫ－Ｄ，ｅｔａｌ．ＴｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒａｌａｎｄｋｉｎｅｔｉｃｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆＭｇ１．９Ａｌ０．１Ｎｉａｌｌｏｙｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｄｂｙｍｅｃｈａｎｉｃａｌａｌｌｏｙｉｎｇ［Ｊ］．Ｉｎｔｅｒｍｅｔａｌｌｉｃｓ，２００６，１４：１３８６－１３９０．

［２］ＴｏｙｏｔｏＳ，ＨｅｌｅｎＢ，ＤａｇＮ．ＡｔｔｅｍｐｔｓｔｏｉｍｐｒｏｖｅＭｇ２Ｎｉｈｙｄｒｏ－ｇｅｎｓｔｏｒａｇｅｂｙａｌｕｍｉｎｉｕｍａｄｄｉｔｉｏｎ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｌｌｏｙｓａｎｄＣｏｍｐｏｕｎｄｓ，２００３，３５６－３５７：４９４－４９６．［３］ＷａｎｇＬＢ，ＹｕａｎＨＴ，ＷａｎｇＹＪ，ｅｔａｌ．ＡｎｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｏｆＭｇ２－ｘＡｌｘＮｉ（０≤ｘ≤０．６）ｈｙｄｒｏｇｅｎｓｔｏｒａｇｅａｌ－ｌｏｙｓ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｌｌｏｙｓａｎｄＣｏｍｐｏｕｎｄｓ，２００４，３８５：３０４－３０８．

［４］ＶｅｒｍｅｕｌｅｎＰ，ＮｉｅｓｓｅｎＲＡＨ，ＮｏｔｔｅｎＰＨＬ．Ｈｙｄｒｏｇｅｎｓｔｏｒ－ａｇｅｉｎｍｅｔａｓｔａｂｌｅＭｇｙＴｉ（１－ｙ）ｔｈｉｎｆｉｌｍｓ［Ｊ］．ＥｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ，２００６，８：２７－３２．

［５］ＴｏｎｙＳ，ＵｗｅＫ．Ｔｈｅｒｍａｌｓｔａｂｉｌｉｔｙａｎｄｈｙｄｒｉｄｉｎｇｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅｍｅｌｔ－ｓｐｕｎＭｇ６３Ｎｉ３０Ｙ７ａｌｌｏｙ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｌ－ｌｏｙｓａｎｄＣｏｍｐｏｕｎｄｓ，１９９８，２７９：２７９－２８６．

［６］ＣｈａｃｏｎＣ．，ＪｏｈａｎｓｓｏｎＥ．ＧｒｏｗｔｈａｎｄｈｙｄｒｏｇｅｎｕｐｔａｋｅｏｆＭｇ－Ｙｔｈｉｎｆｉｌｍｓ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓ，２００５，９７，１０４９０３．

［７］ＴｉｅｊｕｎＭ，ＹｕｊｉＨ，ＴａｋａｙｕｋｉＡ，ｅｔａｌ．Ｅｆｆｅｃｔｓｏｆｂｕｌｋｍｏｄｉｆｉ－ｃａｔｉｏｎｂｙＰｄｏｎｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＭｇＮｉ［Ｊ］．Ｊｏｕｒ－ｎａｌｏｆＡｌｌｏｙｓａｎｄＣｏｍｐｏｕｎｄｓ，２００５，３９１：３１３－３１７．

［８］田琦峰，张耀，谭志诚，等．ＥｆｆｅｃｔｓｏｆＰｄｓｕｂｓｔｉｔｕｔｉｏｎｆｏｒＮｉｏｎｃｏｒｒｏｓｉｏｎｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｓｏｆＭｇ０．９Ｔｉ０．１Ｎｉｌ－ｘＰｄｘｈｙｄｒｏｇｅｎｓｔｏｒａｇｅａｌｌｏｙｓ［Ｊ］．ＴｒａｎｓＮｏｎｆｅｒｒｏｕｓＭｅｔＳＯＣＣｈｉｎａ，２００６，１６：４９７－５０１．

［９］ＸｉＳ，ＪｏｅＨＰ，ＪｅｓｓｅＳ．Ｗａｉｎｒｉｇｈｔ．ＩｎｃｒｅａｓｅｄｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｈｙｄｒｏｇｅｎｓｔｏｒａｇｅｂｙＰｄ－ｔｒｅａｔｅｄＬａＮｉ４．７Ａｌ０．３，ＣａＮｉ５ａｎｄＭｇ２Ｎｉ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｌｌｏｙｓａｎｄＣｏｍｐｏｕｎｄｓ，２００６，４２６：４００－４０７．［１０］ＦｅｎｇＹ，ＪｉａｏＬＦ，Ｈｕａｔａｎｇ，ｅｔａｌ．ＳｔｕｄｙｏｎｔｈｅｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎａｎｄｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆＭｇＮｉ－ＣｏＢａｌｌｏｙｓ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｌｌｏｙｓａｎｄＣｏｍｐｏｕｎｄｓ，２００６ＰｒｉｎｔｅｄｏｎＷｅｂ．［１１］ＬｕｏＪＬ，ＣｕｉＮ．Ｅｆｆｅｃｔｓｏｆｍｉｃｒｏｅｎｃａｐｓｕｌａｔｉｏｎｏｎｔｈｅｅｌｅｃ－ｔｒｏｄｅｂｅｈａｖｉｏｒｏｆＭｇ２Ｎｉｂａｓｅｄｈｙｄｒｏｇｅｎｓｔｏｒａｇｅａｌｌｏｙｉｎａｌ－ｋａｌｉｎｅｓｏｌｕｔｉｏｎ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｌｌｏｙｓａｎｄＣｏｍｐｏｕｎｄｓ，１９９８，２６４：２９９－３０５．

［１２］ＨｙｅＪＰ，ＮａｍＨＧ，ＬｅｅＫＳ．ＩｎＳｉｔｕＰｄｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎｏｎＭｇ２ＮｉｅｌｅｃｔｒｏｄｅｓｆｏｒＮｉ／ＭＨｓｅｃｏｎｄａｒｙｂａｔｔｅｒｉｅｓｄｕｒｉｎｇｃｈａｒｇｅｃｙｃｌｅｓ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆｔｈｅＥｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌＳｏｃｉｅｔｙ，２００３，１５０（１０）：Ａ１３２８－Ａ１３３２．

［１３］ＹａｎｇＨＢ，ＪｉＪＴ，ＳｕｎＨ，ｅａａｌ．ＰｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｔｈｅｔｅｒｎａｒｙＭｇ２Ｎｉ０．７５Ｃｏ０．２５ｈｙｄｒｏｇｅｎｓｔｏｒａｇｅａｌｌｏｙａｆｔｅｒｆｌｕｏｒｉｎａｔｉｏｎｔｒｅａｔ－ｍｅｎｔ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＴｈｅＥｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌＳｏｃｉｅｔｙ，２００１，１４８（６）：Ａ５５４－Ａ５５８．

［１４］ＨａｍｐｔｏｎＭＤ，ＪｕｔｕｒｕＲ．Ｓｕｒｆａｃｅｓｔｕｄｙｏｆｌｉｑｕｉｄｗａｔｅｒｔｒｅａｔ－ｅｄａｎｄｗａｔｅｒｖａｐｏｒｔｒｅａｔｅｄＭｇ２．３５Ｎｉａｌｌｏｙ［Ｊ］．ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＪｏｕｒｎａｌｏｆＨｙｄｒｏｇｅｎＥｎｅｒｇｙ，２００２，２７（１）：７９－８３．

［１５］ＴｏｍｏｈｉｒｏＡ，ＫａｔｓｕｓｈｉＳ，ＩｔｏｋｏＳ．Ｋｉｎｅｔｉｃｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｏｆｈｙｄｒｏｇｅｎｓｔｏｒａｇｅａｌｌｏｙｂｙｇｅｎｅｒａｔｉｎｇｎａｎｏｆｉｓｓｕｒｅｓ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆｔｈｅＥｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌＳｏｃｉｅｔｙ，２００５，１５０（９）：Ｅ４５０－Ｅ４５４．［１６］孔繁清，闫慧忠，熊玮，等．缓蚀法改善镁基储氢电极充放电循环稳定性的研究［Ｊ］．稀土，２００６，２７（２）：３９－４２．

金属储氢材料研究进展_范士锋

Chemical Propellants & Polymeric Materials ２０１０年第８卷第２期 · 15 · 金属储氢材料研究进展 范士锋 （海军驻西安地区军事代表局，陕西西安 ７１００６５） 摘　要：综述了金属储氢原理、目前国内外金属储氢材料的研究现状及应用研究进展，对镁系、稀土系、Ｌａｖｅｓ相系、钛系及金属配位氢化物等几个系列金属储氢材料当前的研究热点和存在问题进行了详细介绍，并对未来金属储氢材料在民品和军工方面的应用研究方向和发展趋势进行了展望。 关键词：金属储氢材料；研究进展；发展趋势 中图分类号：　ＴＧ１３９．７ 文献标识码：　Ａ 文章编号：　１６７２－２１９１（２０１０）０２－００１５－０５ 收稿日期：２００９－０９－０９ 作者简介：范士锋（１９７８－），男，工程师，从事战略导弹总体与固体火箭发动机研究。电子信箱：ｊｉｚｈｅｎｌｉ＠１２６．ｃｏｍ 作为燃料，氢具有最高的质量热值（其热值１．２５×１０６ｋＪ／ｋｇ，为汽油的３倍、焦炭的４．５倍）， 是理想的高能清洁燃料之一［１－２］。目前，尽管高压（低于１７ＭＰａ）气态储氢、低温（低于２０Ｋ）液态储氢等技术手段使得氢在一些常规燃料和航天推进等领域得以应用，但高压气态氢体积热值小以及低温液态氢液化过程耗能高、使用条件苛刻等问题严重限制了氢作为火炸药能量供给组分的应用。利用吸氢材料与氢气反应生成固溶体和氢化物的固体储氢方式，能有效克服上述储存方式的不足，而且储氢体积密度大、安全度高、使用和运输便利。因此，今后储氢研究的重点将是新型高性能储氢材料的研发，目前研究较为广泛的主要是金属储氢材料［３］。 储氢材料按氢的结合方式可分为化学键合储氢（如储氢合金、配位氢化物、氨基化合物、有机液体碳氢化合物等）和物理吸附储氢（碳纳米管、多孔碳基材料、金属有机框架材料、纳米储氢材料、多孔聚合物等）。从上述储氢材料的性能（燃烧热、材料密度、储氢密度、反应活性）等衡量标准分析，高热值的金属储氢材料（包括金属氢化物或合金储氢材料）是火炸药燃料组分的发展重点。 文中主要针对当前金属储氢材料的研究热点和存在问题，对相关金属储氢材料的国内外研究进展进行较为详细的综述，以期为此类高性能材料在火炸药中的应用提供研究思路。 １ 金属储氢原理及储氢研究现状 传统的氢气存储方式中，气态储氢方式简单 方便，是目前储存压力低于１７ＭＰａ的常用方法，但存在着体积密度小、运输和使用过程中易燃易爆等缺点；液态储氢方法的体积密度（７０ｋｇ／ｍ３）较高，但氢气的液化需要冷却到２０Ｋ的超低温下才能实现，此过程需消耗的能量约占所储存氢能的２５％￣４５％，且液态氢使用条件苛刻，对储罐绝热性能要求高，目前只限于航天领域。金属储氢材料是目前研究较为广泛、成熟的新型高性能大规模储氢材料之一，其储氢密度高、安全性好、适于大规模氢气储运，最重要的特性是能够可逆地吸、放大量氢气。氢一旦与储氢合金接触，即在其表面分解为Ｈ原子，Ｈ原子扩散进入合金内部直至与合金发生反应而生成金属氢化物，氢即以原子态储存在金属结晶点内（四面体与八面体间隙位置）。在一定温度和氢压强条件下，上述吸、放氢反应式如下式所示： 其中，吸氢过程放热，放氢过程吸热，上述吸、放氢反应过程热力学和动力学与温度、氢压力密切相关，特别是放氢压力与反应温度呈指数变化关系［４］。 储氢材料性能的衡量标准主要用以下２个产量表示：体积储氢密度和质量储氢密度。其中，体积储氢密度为系统单位体积内储存氢气的质量（ｋｇ／ｍ３），质量储氢密度为系统储存氢气的质量与系统质量的比值（质量分数）。考虑储氢材料在火炸药中的应用，系统燃烧热（与储存介质的热值和储氢质量分数的大小密切相关）、系统密度（与储存介质的密度和结构相关）和反应活性（ 与氧化

镁基储氢合金的最新研究进展

第16卷　第5期2009年10月 金属功能材料Metallic Functional Materials Vol 116,　No 15 October ,　2009 镁基储氢合金的最新研究进展 童燕青,欧阳柳章 (华南理工大学材料科学与工程学院,广州　510640) 摘　要:镁基合金是一类重要的储氢材料。本文综述了Mg 2Ni 系合金、稀土2镁2镍、镁2稀土等3类含镁储氢合金的最新研究进展,探讨了合金化机理,即合金化元素、原子半径、相结构对含镁基储氢合金性能的影响规律。关键词:储氢合金;镁基合金;合金化 中图分类号:T G 13917 文献标识码:A 文章编号:1005-8192(2009)05-0038-04 Latest Progress on H ydrogen Storage Alloys Containing Magnesium TON G Yan 2qing ,OU YAN G Liu 2zhang (College of Materials Science and Engineering ,South China University of Technology , Guangzhou 510640,Guangdong ,China ) Abstract :Magnesium based alloy is an important type of hydrogen storage materials.This paper reviews the latest progress of the alloys containing magnesium ,such as Mg 2Ni based alloys ,earth 2magnesium 2nickel alloys and mag 2nesium 2rare earth alloys.The alloying mechanism is discussed ,namely the effect of the alloying elements ,the atom 2ic radius and phase structure on the hydrogen storage properties of magnesium based alloys is reviewed.K ey w ords :hydrogen storage alloys ;magnesium 2based alloy ;alloying 基金项目:863资助项目(2006AA05Z133) 作者简介:童燕青,男,博士研究生。E 2mail :tongyq @https://www.wendangku.net/doc/e18060619.html, 1　引　言 开发和利用氢能作为二次能源及其相关的能源新技术和新材料已被许多国家列为重点研究内容。高性能和高容量储氢材料的研发对氢能的大规模应用和“氢经济”的实现具有非常关键的作用[1～3]。如对于车用储氢系统,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 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(DO E )提出的目标是到2010年不低于615%和62kg H 2/m 3,车用储氢系 统的实际储氢能力大于311kg (相当于小汽车行驶500km 所需的燃料)[2]。与高压压缩、液氢和物理吸附等储氢技术相比,利用储氢材料进行固态储氢具有体积储氢密度高和安全性好的优势,但仍需要 进一步提高质量储氢密度和动力学性能。 镁作为一种高容量(716wt %)的储氢材料,兼具储量丰富、低成本和环境友好的特性,因此一直受到研究人员的特别关注。为了克服其脱氢温度高(>573K )和动力学缓慢的缺点,研究人员采用了纳米化、添加催化剂、制备纳米复合材料、表面改性和合金化等多种手段[4,5],这些方法对改善镁的动力学性能效果显著,但Mg H 2的脱氢温度一直受到高形成焓(-74kJ /mol ?H 2)的限制。通过调整储氢合金的成分和结构,合金化有可能降低Mg H 2的形成焓和改善其动力学性能。本文介绍一些镁基储氢合金的最新研究进展,重点在于讨论合金元素、合金相结构对储氢性能的影响规律。

储氢材料的储氢原理与研究现状

储氢材料的储氢原理与研究现状 氢能，即氢气中所含有的能量。具有环境友好、资源丰富、热值高、燃烧性能好、潜在经济效益高等特点。目前，能源危机和环境危机日益严重。许多国家都在加紧部署、实施氢能战略，如美国对运输机械的“FreedomCAR”计划和针对规模制氢的“FutureGen”计划，日本的“NewSunshine”计划及“We-NET”系统，欧洲的“Framework”计划中关于氢能科技的投人也呈现指数上升趋势。但是，氢能的使用至今未能商业化，主要的制约因素就是存储问题难以解决。因此，氢能的利用和研究成为是当今科学研究的热点之一。而寻找性能优越、安全性高、价格低廉、环保的储氢材料则成为氢能研究的关键。 目前，氢可以以高压气态液态、金属氢化物、有机氢化物和物理化学吸附等形式储存。高压气态液态储氢发展的历史较早，是比较传统而成熟的方法，无需任何材料做载体，只需耐压或绝热的容器就行，但是储氢效率很低，加压到15MPa时质量储氢密度不超过3%。而且存在很大的安全隐患，成本也很高。 金属氢化物储氢开始于1967年，Reilly等报道Mg2Cu能大量储存氢气，接着1970年菲利浦公司报道LaNi5在室温下能可逆吸储与释放氢气，到1984年Willims制出镍氢化物电池，掀起稀土基储氢材料的开发热潮。金属氢化物储氢的原理是氢原子进入金属价键结构形成氢化物。有稀土镧镍、钛铁合金、镁系合金、钒、铌、锆等多元素系合金。具体有NaH-Al-Ti、Li3N-LiNH2、MgB2-LiH、MgH2-Cr2O3及Ni(Cu,Rh)-Cr-FeOx等物质，质量储氢密度为2%-5%。金属氢化物储氢具有高体积储氢密度和高安全性等优点。在较低的压力(1×106Pa)下具有较高的储氢能力,可达到100kg/m3以上。最近，中科院大连化学物理研究所陈萍团队发现Mg(NH2)／2LiH储氢体系可在110℃条件下实现约5%(质量分数)氢的可逆充放。但是，金属氢化物储氢最大的缺点是金属密度很大，导致氢的质量百分含量很低，一般只有2%-5%，而且释放氢时需要吸热，储氢成本偏高。 目前大量的储氢研究是基于物理化学吸附的储氢方法。物理吸附是基于吸附剂的表面力场作用，根源于气体分子和固体表面原子电荷分布的共振波动，维系吸附的作用力是范德华力。吸附储氢的材料有碳质材料、金属有机骨架(MOFs)材料和沸石咪唑酯骨架结构(ZIFs)材料、微孔/介孔沸石分子筛等矿物储氢材料。 碳质储氢材料主要是高比表面积活性炭、石墨纳米纤维(GNF)和碳纳米管(CNT)，是最好的吸附剂，它对少数的气体杂质不敏感，且可反复使用。超级活性炭在94K、6MPa下储氢量

(完整版)镁基储氢材料发展进展

Mg基储氢材料的进展 一、课题国内外现状 氢能作为一种资源丰富，能量高，干净无污染的二次能源已经引起了人们的极大兴趣[1]，随着“氢经济”(以氢为能源而驱动的政治和经济)时代即将来临，氢能成为新世纪的重要二次能源已为科学界所广泛认同。 氢能的发展涉及到很多方面，如氢能技术、工程、生产、运输、储存、经济及利用等，其中储存问题是制约整个氢能系统应用的关键步骤，在已经探明的储存方法中，金属氢化物储氢具有储氢体积密度大、安全性好的优势，比较容易操作，运行成本较低，因此，金属氢化物技术的开发与研究近年来在世界各国掀起极大的热潮。其中，由于Mg密度小(1.74 g/cm3)、储氢能力高(理论上可达到7.6 wt.％)、价格低、储量丰富而使之成为一种很有前途的储氢合金材料。在众多储氢合金中，Mg基储氢合金因其储氢量大且资源丰富，价格低廉，成为最具潜力的储氢材料[2]。 然而，镁及其合金作为储氢材料也存在吸放氢速度慢、温度高及反应动力学性能差等缺点，因而严重阻碍了其实用化的进程。研究表明，将Mg基合金与具有催化活性的添加剂(过渡金属、过渡金属化合物、AB5型储氢合金等)混合球磨制备Mg基合金复合材料是提高Mg基合金吸/放氢性能的有效途径之一。针对上述Mg基储氢复合材料的研究，科研工作人员围绕以下几个方面展开工作： (1) 镁与单质金属复合 在球磨过程中添加其它单质金属元素，特别是过渡金属元素对镁的吸放氢性能有明显的改善作用。用于镁基材料复合的单质金属元素主要包括Pd、Fe、Ni、V、Ti、Co、Mo等。 Milanese等[3]研究了Al、Cu、Fe、Mn、Mo、Sn、Ti、Zn、Zr对镁吸放氢性能的影响，发现A1、Cu、Zn有助于镁的吸放氢，只有Cu能降低MgH2的稳定性，从而使其放氢温度降至270 ℃。Kwon等[4]球磨Mgl0%Ni5%Fe5%Ti混合材料，复合后其在300 ℃、1.2 MPa H2条件下吸收氢，吸氢时间分别为5 min和1 h，吸氢量分别为5.31%(质量分数，下同)和5.51%。初始吸氢速率从200 ℃升到300 ℃时增长较快，但在350 ℃时开始下降，放氢速率从200 ℃升到350 ℃时速度快速增长。他们认为添加的Ni、Fe和Ti元素能够产生活性点，并降低颗粒粒度，从而减少氢原子的扩散距离，形成新的高活性表面。同时，Ni、Fe、Ti也起到活性基点的作用，并能在球磨过程中创造缺陷，这些缺陷可以起到活性基点的作用，产生裂缝并能降低颗粒粒度。Varin等[5]在镁中添加0.5%~2.0%的纳米镍粉进行球磨储氢，结果表明，球磨70 h后，MgH2的粒径只有11~12 nm，当镍的添加量增加到2%时，储氢速率明显加快，球磨15 h，储氢密度就可达到6.0%以上；与MgH2相比，放

碳质储氢材料的研究进展

碳质储氢材料的研究进展 摘要 碳质材料由于具备质量轻、吸氢量大等优良特性，近年来引起了学者们的广泛关注。综述了碳质储氢材料的研究进展，介绍了碳质材料的储氢机理，并就近年来研究的热点探讨了影响碳质材料储氢的各种因素。最后，对碳质储氢材料的发展前景进行了展望。 关键词：碳质材料储氢储氢材料进展 Abstract Carbonaceous materials have been arousing increased research attention recently ，due to numerousadvantages such as low density and high storage capacity ．Research advances of carbonaceous materials for hydrogenstorage are reviewed ，and hydrogen storage mechanism of carbonaceous materials is introduced ．Moreover，based onrecent research highlights ，influence factors on hydrogen storage capacity of carbonaceous materials are discusseck E ventually future development of the carbon materials for hydrogen storage is prospected Key wolds ：Carbonaceous materials ,Hydrogen Storage , Hydrogen Storage Materials , Progress 、八、， 前言 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。氢能作为一种可储可输的洁净的可再生能源，从长远上看，它的发展可能对能源结构产生重大改变。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。

稀土_镁_镍系储氢电极材料的研究进展

稀土-镁-镍系储氢电极材料的研究进展 Ξ 闫慧忠,孔繁清,韩　莉,熊　玮,孙晓华 (包头稀土研究院,内蒙古　包头　014010) 摘　要:介绍了国内外对各种多元及多相稀土-镁-镍系储氢电极材料的研究进展,主要包括材料的组成、制备方法、组织结构以及吸放氢动力学行为和电化学性能方面的研究。 关键词:稀土-镁-镍系;贮氢合金;复合贮氢材料;储氢电极材料 中图分类号:O 614133;T G 139+17 文献标识码:A 文章编号:100420277(2005)0120060207 贮氢合金是20世纪60年代末发现的一类具有高储氢密度的功能材料,从组成上大致可分为四类:稀土系如L aN i 5;镁系如M g 2N i 、M gN i 、L a 2M g 17;钛系如T i N i 、T iFe ;锆系如ZrN i 2。L aN i 5型贮氢合金已实现了产业化,主要用于制作M H N i 电池的负极材料,其理论容量为370mA ?h ?g -1,实际开发的最大容量为320mA ? h ?g -1。由于容量限制,M H N i 电池的应用范围及市场竞争力受到挑战。镁及某些镁基贮氢合金如M g 2N i 、M gN i 、L a 2M g 17等, 由于其储氢量大、重量轻、资源丰富、价格便宜,在开发新型高容量储氢电极材料的过程中引起了广泛的关注,成为该领域的研究热点[1],纯镁及几种镁基贮氢合金与L aN i 5的理论电化学容量如图1所示。 图1　几种贮氢合金理论电化学容量的比较 F ig 11　Co m par ison of idea l electroche m istry capac ities of hydrogen storage a lloys 镁基贮氢合金作为电极材料应用时存在的主要问题是动力学性能较差以及充放电循环中容量衰减快。通过添加改性元素(多元合金体系)、改进制备工艺、表面处理、热处理、机械球磨改性等措施,可在一定程度上解决这些问题。此外,大量的研究表明,通过适当的制备工艺与动力学性能良好的贮氢合金如L aN i 5复合,可明显改善镁基储氢材料的动力学性能,由此获得一类新型稀土-镁-镍系高容量复合储氢电极材料。 1　稀土-镁-镍系多元合金体系 111　三元体系 对三元系合金L a 2M gN i 9,L a 5M g 2N i 23,L a 3M gN i 14储氢特性的研究结果表明,L a 5M g 2N i 23合金负极的放电容量高达410mA ?h ?g -1,比AB 5型合金大113倍。这些三元系合金主要是由超点阵结构中叠层的AB 5和AB 2结构亚单位构成[2]。 速凝M g 2N i 2R E (R E =Y 或富Ce ,富L a 的混合稀土金属M m )合金淬火后呈非晶态或纳米晶 非晶态,即平均尺寸3nm 的纳米晶置于大量非晶相中,M g 76N i 19Y 5和M g 78N i 18Y 4合金与M g 75N i 20M m 5比较,M m 比Y 对储氢容量产生更有利的影响,这些合金的结晶化经过亚稳态的面心立方M g 6N i 相转变成纳米晶材料[3]。T anaka 等[4]测定了速凝法制备的非晶态和纳米晶结构的晶态M g 2N i 2R E (R E = 第26卷第1期2005年2月 稀 土Ch inese R are Earth s V o l .26,N o.1 Feb ruary 2005 Ξ收稿日期:2004204208 基金项目:国家自然科学基金资助项目(20363001);内蒙古自然科学基金资助项目(200308020215) 作者简介:闫慧忠(19622),男,内蒙古乌拉特前旗人,在读博士,高级工程师,研究方向为储氢材料的制备和研究。

镁基储氢材料的性能改进

镁基储氢材料的性能改进 材料1103 班 摘要：镁基储氢材料具有其吸氢量大、成本低、产生氢气纯度高的优点，是很有发展前途的固体储氢材料。但是镁基储氢材料又有吸放氢速度慢、温度高、反应动力学差、易被氧化等缺点，使其在实际应用中受到限制。本文从材料的纳米化、添加催化剂、热处理等方面对提高镁基储氢材料吸放氢性能做了简要的介绍。关键词：镁基储氢材料纳米化催化剂热处理 The Performance Improvement of Magnesium Based Hydrogen Storage Materials Abstract：Mg-based hydrogen storage material is promising for the large amount of hydrogen absorption, the advantages of low cost and highly purified hydrogen . However, the applications of magnesium-based hydrogen storage materials are limited by virtue of its slow absorption, high temperature,poor reaction kinetics, and susceptible to oxidation.In this paper, some brief introductions are made on the performance improvements, such as nano materials, adding catalyst and heat treatment. Key words: Mg-based hydrogen storage; catalyst; nanorized; heat treatment 1、引言 随着工业化进程的发展，能源和环境问题已经成为21世纪面对的重大问题。氢能作为一种新能源，因其资源丰富、无污染等优点而备受关注。近年来使用比较频繁的金属氢化物储氢材料有锆系、镁系、稀土系、钙系、钛系等，其中镁系储氢材料的储氢含量较大，因为金属镁来源广泛且轻便易于运输、储存，价格便宜，但其具有储放氢速度慢工作温度较高不易操作，储放氢的动力学特性较差等问题，改进储氢性能迫在眉睫。本文将从材料的纳米化、添加催化剂、热处理等方面对提高镁基储氢材料吸放氢性能做简要的介绍。 2、材料的纳米化储氢 纳米材料由于具有表面效应、小尺寸效应、量子尺寸效应以及特殊的热、光学性质, 从而产生了一系列新奇的、许多大颗粒所不具有的物理、化学性质。纳米化后的储氢材料具有许多新的热力学、动力学特征, 如活化性能明显提高，具有更高的氢扩散系统和优良的吸放氢动力学性能]1[。

储氢材料研究进展

储氢材料研究进展 摘要：随着传统能源的日渐枯竭，以及生态环境恶化的双重压力，致使人类面临着能源和环境危机的严峻挑战。而氢能作为一种高效﹑清洁﹑无污染的能源，日益受到人们的瞩目。本文重点介绍储氢材料的分类，以及氢能的应用，并给出一些建议。 关键词：氢能源储氢材料应用领域 Progress in hydrogen storage material Abstract：Along with the traditional energy exhaustion, dual pressure and the deterioration of the ecological environment, resulting in serious challenge that the mankind faces a crisis of energy and environment. While hydrogen as a kind of high efficient, clean, no pollution energy, increasing people's attention. This paper introduces the classification of hydrogen storage materials, and the application of hydrogen energy, and puts forward some suggestions. Key words: Hydrogen energy Hydrogen storage material Application field 随着人们环保意识的增强和低碳经济概念的提出，氢能日益受到关注。氢能具有许多优势：（1）氢释能后的产物是水，属于清洁能源；（2）既可通过太阳能、风能、核能等分解水来获得，也可以利用石油重整、甲醇蒸汽转化、炼焦和煤炭气化等方式制取，是可再生能源；（3）氢具有较高的热值；（4）在化工与炼油等领域副产大量氢气，资源丰富。此外，通过改造微生物基因以实现高效生物制氢也是当前世界范围内的研究热点。现有的工业技术已能实现氢的大规模生产。从长远来看，它的发展可能带来能源结构的重大改变。如果能被有效地开发利用，作为一种能源替代物将会有广阔的应用前景，氢能体系主要包括氢的生产、储存与运输、应用 3 个环节，其中氢的储存是关键, 也是目前氢能应用的技术瓶颈。 储氢材料分类

元素取代法改善镁基储氢合金性能的研究进展

元素取代法改善镁基储氢合金性能的研究进展 袁华堂冯艳宋赫男王一菁 (南开大学新能源材料化学研究所南开-天津大学联合研究院天津 300071) 摘要镁基储氢合金的优点是储氢能力高储量丰富 所以需要对其进行性能的改善 关键词镁基合金储氢元素取代 The Development of Improving on the Characteristics of Magnesium Hydrogen Storage Alloys by Means of Elements Substitution Yuan Huatang, Feng Yan, Song Henan, Wang Yijing (Institute of New Energy Material Chemistry, Nankai University, Unite Institute of Nankai-Tianjin University,Tianjin 300071) Abstract The advantage of magnesium-based hydrogen storage alloys is that they have high hydrogen storage density, low cost and abundant resources. But since these are some drawbacks for use in the aspects of dynamics, thermodynamics and anti-corrupt, it is necessary to improve their propesties. In this paper, the developments of improving on the propesties of Magnesium-based hydrogen storage alloys by means of elements substitution have been reviewed briefly. Key words Magnesium-based hydrogen storage alloys, Hydrogen storage, Elements substitution 在环境问题日益突出的今天氢能是最好的选择[1] óéóúMg密度小(1.74g/cm3) 价格低其典型代表为Mg 2Ni 理论容量为999mAhg-1?a?üμè??????ì1ê?ò??ˉ×°??é? àí??μ?′￠?ao??e ???ùo??eμ??÷òaè±μ?ê?吸放氢速度较慢 (2)镁及其合金的性质活泼在水溶液中易被氧化成Mg(OH) 2?aD?è±μ???3é?a??êμó??ˉμ???°- ?ùò????ˉ′|àíê±Dèòaoü3¤μ?ó?μ??ú 1 镁基合金的合成方法 袁华堂男教授 国家重点研究开发规划项目(G2000026405)国家863计划(2001AA5150) 2003-01-24修回

储氢合金的分类与性能

储氢合金的分类与基本性能 储氢合金按组成元素的主要种类分为: 稀土系、钛系、锆系、镁系四大类，按主要组成元素的原子比分为:AB5 型、AB2 型、AB 型、A2B 型, 另外也可按晶态与非晶态, 粉末与薄膜进行分类。 储氢合金基本特征：二元储氢合金(或金属间化合物) 基本上是在1970 年前后相继被发现的. 这些二元储氢合金可分为AB5 型(稀土系合金,如形成LaNi5H6 )、AB2 型(Laves 相合金,如形成ZrV2H4.8 ) 、AB 型(钛系合金,如形成TiFeH1.9) 和A2B 型(镁基合金,如形成Mg2NiH4) .其中A 为氢化物稳定性元素(发热型金属) ,B 为氢化物不稳定性元素(吸热型金属) ,A 原子半径大于B 原子半径. 氢在金属和合金中比液态氢的密度高,氢能够在相对温和的条件下可逆吸放,并且伴随热的释放与吸收. 实验检测和模拟计算证明,氢主要以原子形式存在,部分带有负电荷。 1稀土系储氢合金 稀土系储氢合金以LaNi5 为代表, 可用通式AB5 表示, 具有CaCu5 型六方结构。 性能： 较高的吸氢能力(储氢量高达1.37 重量% ) ,较易活化,对杂质不敏感以及吸脱氢不需高温高压(当释放温度高于40℃时放氢就很迅速) 等优良特性。 应用领域： 是热泵、电池、空调器等应用中的理想候选材料,有很大的应用潜力。 影响元素、改进性能的研究方法： 合金吸氢后晶胞体积膨胀较大, 易粉化, 比表面随之增大, 从而增大合金氧化的机会, 使合金过早失去吸放氢能力。这就使氢镍电池中储氢容量衰减快, 而且价格昂贵。由于纯稀土金属价格昂贵不能满足工业生产的大量需求, 为了降低成本, 人们利用混合稀土(Mm: La、Ce、Nd、Pr)、Ca、Ti 等置换LaNi5 中的部分La, 以Co、A l、M n、Fe、Cr、Cu、Si、Sn 等置换Ni 以改善性能, 开发出多元混合稀土储氢合金。混合稀土储氢合金材料有富铈的和富镧的, 其优点是资源丰富, 成本较低。在混合稀土材料中通常都加入M n, 这样可以扩大储氢材料晶格的吸氢能力, 提高初始容量, 但M n 也比较容易偏析, 生成锰的氧化物, 从而使合金的性质和晶格发生变化,降低吸放氢能力, 缩短寿命。因此, 为了制约M n 的偏析, 以提高储氢合金的性能和寿命, 在混合稀土材料中往往还要添加Co和Al。 2钛系储氢合金

纳米储氢材料的研究进展

纳米储氢材料的研究进展* 刘战伟? (桂林电子科技大学信息材料科学与工程系，广西 桂林 541004) 摘 要：储氢材料的纳米化为新型储氢材料的研究提供了新的研究方向和思路，本文详细介绍了纳米储氢材料性能提高的机理，综述了纳米碳纳米管储氢材料、镁基纳米储氢材料以及复合纳米储氢材料 的最新研究进展，并对储氢材料纳米化的广阔前景进行了展望。 关键词：纳米；储氢材料；储氢性能 中图分类号：TB383 文献标识码：A文章编号：1003-7551(2009)01-0033-04 1 引言 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[1]。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Mg2Ni、LaNi5、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[2,3]。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，到目前为止，已开发的贮氢合金主要有AB、AB5、AB2、A2B和镁基五大类型[4]，储氢合金主要由可与氢形成稳定氢化物的放热型金属A(La、Ti、Zr、Mg、V等)和难与氢形成氢化物但具有氢催化活性的金属B(Ni、Fe、Co、Mn等)按一定比例组成。传统的AB、AB2和A2B型储氢合金储氢量不超过2wt%，这对储氢合金的某些应用领域(如燃料电池)是远远不够的。国际能源协会(IEA)要求储氢量至少为5wt%，并且放氢温度低于423K，循环寿命超过1000次。而传统镁基储氢量高，但有放氢温度高和吸放氢动力学慢的缺点。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[5,6]，具有更高的氢扩散系统[7,8]，并具有优良的吸放氢动力学性能[7,9,10]。储氢材料的纳米化为新兴的储氢材料的研究提供了新的研究方向和思路，本文详细介绍了纳米储氢材料性能提高的机理，综述了纳米碳纳米管储氢材料、镁基纳米储氢材料以及复合纳米储氢材料的最新研究进展，并对储氢材料纳米化的广阔前景进行了展望。 2 纳米储氢材料储氢性能提高机理 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：（1）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；（2）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。（3）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 * 基金项目：广西研究生教育创新计划资助项目（2008105950805M438） ? 通讯作者：liuzhanwei@https://www.wendangku.net/doc/e18060619.html, 收稿日期：2009-01-13 33

镁基储氢材料

镁系储氢合金综述 08材控薛凯琳 摘要：镁与镁基合金具有储氢量大，质量小，资源丰富，价格低廉等优点，受到人们的广泛关注。本文介绍了镁系储氢合金的工艺、性能、应用及发展。 关键词：储氢材料，镁基合金，储氢性能，材料复合，镁基化合物 前言氢能是最清洁且储量丰富的能源，储氢材料的发展及应用对环境保护和能源开发有着重要的意义。镁基储氢合金是最有潜力的金属氢化物储氢材料，近年来已引起世界各国的广泛关注。镁及其合金作为储氢材料,具有以下几个特点：(1)储氢容量很高,MgH2的含氢量达到7.6(wt)% ,而Mg2NiH4的含氢量也达到3.6(wt)%；(2)镁是地壳中含量为第六位的金属元素，价格低廉，资源丰富；(3)吸放氢平台好；(4)无污这些缺点严重阻碍了镁染。但镁及其合金作为储氢材料也存在三个缺点：(1)吸放氢速度较慢,反应动力学性能差；(2)氢化物较稳定，释氢需要较高的温度；(3)镁及其合金的表面容易形成一层致密的氧化膜。以上基储氢合金的实用化进程。近年来，镁基复合储氢材料的研究取得了明显突破，本文简要介绍镁基复合储氢材料吸放氢性能的改善。 1 镁基储氢材料体系 最早开始研究镁基储氢材料的是美国布鲁克-海文国家实验室, Reilly和Wiswall在1968年首先以镁和镍混合熔炼而成Mg2Ni合金。后来随着机械合金化制备方法的出现，揭开了大规模研究镁基储氢材料的序幕。据不完全统计，到目前为止人们研究了近1 000多种重要的镁基储氢材料，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。通过研究，发现这些镁基储氢材料可以分为单质镁储氢材料、镁基储氢合金和镁基储氢复合材料三大类。 1.1 单质镁储氢材料 镁可直接与氢反应，在300～400℃和较高的氢压下，反应生成MgH2： Mg+H2=MgH2 , △H=-74.6 kJ/mol 。 MgH2理论氢含量可达7.6%，具有金红石结构，性能较稳定，在287℃时的分解压为101. 3 kPa。因为纯镁的吸放氢反应动力学性能差，吸放氢温度高，所以纯镁很少被用来储存氢气。随着材料合成手段的不断发展，特别是机械合金化制备工艺的日益成熟，研究人员对单质镁储氢材料进行了新的研究。 1.2 镁基储氢合金 到目前为止，人们已对300多种重要的镁基储氢合金材料进行了研究。其中最具有代表性的是Mg-Ni系储氢合金，许多研究者围绕这一系列合金开展了大量的研究工作。在制备方法上，主要研究了熔炼法、粉末烧结法、扩散法、机械合金化法和氢化燃烧合成法等，并且对镁基储氢合金采用表面处理和热处理来进一步提高其动力学性能和循环寿命。 1.2.1 Mg-Ni系储氢合金 在Mg与Ni形成的合金体系中存在2种金属间化合物Mg2Ni和MgNi2，其中MgNi2不与氢气发生反应。Mg2Ni在一定条件下(1.4MPa、约200℃)与氢反应生成Mg2NiH4，反应方程式如下： Mg2Ni+2H2=Mg2NiH4，△H=-64.5 kJ/mol 。 反应生成的氢化物中氢含量为3.6%，其离解压为0.1MPa、离解温度为253℃。Mg2Ni理论电化学容量为999 mA·h·g- 1，但其形成的氢化物在室温下较稳定而不易脱氢。且与强碱性电解液(6 mol·L-1的KOH)接触后，合金表面易形成Mg(OH)2，阻止了电解液与合金表面的氢交换、氢转移和氢向合金体内扩散，致使Mg2Ni的实际电化学容量、循环寿命差。 1.2.2 镁与其它元素组成的镁基储氢合金 除了Mg-Ni系储氢合金以外，研究者们研究得比较多的还有Mg-Al系以及Mg-La系储氢合

镁基储氢材料

镁系储氢合金综述 摘要：镁与镁基合金具有储氢量大，质量小，资源丰富，价格低廉等优点，受到人们的广泛关注。本文介绍了镁系储氢合金的工艺、性能、应用及发展。 关键词：储氢材料，镁基合金，储氢性能，材料复合，镁基化合物 前言氢能是最清洁且储量丰富的能源，储氢材料的发展及应用对环境保护和能源开发有着重要的意义。镁基储氢合金是最有潜力的金属氢化物储氢材料，近年来已引起世界各国的广泛关注。镁及其合金作为储氢材料,具有以下几个特点：(1)储氢容量很高,MgH2的含氢量达到7.6(wt)% ,而Mg2NiH4的含氢量也达到3.6(wt)%；(2)镁是地壳中含量为第六位的金属元素，价格低廉，资源丰富；(3)吸放氢平台好；(4)无污这些缺点严重阻碍了镁染。但镁及其合金作为储氢材料也存在三个缺点：(1)吸放氢速度较慢,反应动力学性能差；(2)氢化物较稳定，释氢需要较高的温度；(3)镁及其合金的表面容易形成一层致密的氧化膜。以上基储氢合金的实用化进程。近年来，镁基复合储氢材料的研究取得了明显突破，本文简要介绍镁基复合储氢材料吸放氢性能的改善。 1 镁基储氢材料体系 最早开始研究镁基储氢材料的是美国布鲁克-海文国家实验室, Reilly和Wiswall在1968年首先以镁和镍混合熔炼而成Mg2Ni合金。后来随着机械合金化制备方法的出现，揭开了大规模研究镁基储氢材料的序幕。据不完全统计，到目前为止人们研究了近1 000多种重要的镁基储氢材料，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。通过研究，发现这些镁基储氢材料可以分为单质镁储氢材料、镁基储氢合金和镁基储氢复合材料三大类。 1.1 单质镁储氢材料 镁可直接与氢反应，在300～400℃和较高的氢压下，反应生成MgH2： Mg+H2=MgH2 , △H=-74.6 kJ/mol 。 MgH2理论氢含量可达7.6%，具有金红石结构，性能较稳定，在287℃时的分解压为101. 3 kPa。因为纯镁的吸放氢反应动力学性能差，吸放氢温度高，所以纯镁很少被用来储存氢气。随着材料合成手段的不断发展，特别是机械合金化制备工艺的日益成熟，研究人员对单质镁储氢材料进行了新的研究。 1.2 镁基储氢合金 到目前为止，人们已对300多种重要的镁基储氢合金材料进行了研究。其中最具有代表性的是Mg-Ni系储氢合金，许多研究者围绕这一系列合金开展了大量的研究工作。在制备方法上，主要研究了熔炼法、粉末烧结法、扩散法、机械合金化法和氢化燃烧合成法等，并且对镁基储氢合金采用表面处理和热处理来进一步提高其动力学性能和循环寿命。 1.2.1 Mg-Ni系储氢合金 在Mg与Ni形成的合金体系中存在2种金属间化合物Mg2Ni和MgNi2，其中MgNi2不与氢气发生反应。Mg2Ni在一定条件下(1.4MPa、约200℃)与氢反应生成Mg2NiH4，反应方程式如下： Mg2Ni+2H2=Mg2NiH4，△H=-64.5 kJ/mol 。 反应生成的氢化物中氢含量为3.6%，其离解压为0.1MPa、离解温度为253℃。Mg2Ni理论电化学容量为999 mA·h·g- 1，但其形成的氢化物在室温下较稳定而不易脱氢。且与强碱性电解液(6 mol·L-1的KOH)接触后，合金表面易形成Mg(OH)2，阻止了电解液与合金表面的氢交换、氢转移和氢向合金体内扩散，致使Mg2Ni的实际电化学容量、循环寿命差。 1.2.2 镁与其它元素组成的镁基储氢合金 除了Mg-Ni系储氢合金以外，研究者们研究得比较多的还有Mg-Al系以及Mg-La系储氢合

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。1984年，荷兰Philips公司成功解决了LaNi5合金在循环中的容量衰减问题，为MH/Ni电池发展扫清了最后一个障碍。 目前储氢合金主要用于氢气分离、回收和净化；制冷或采暖；制镍氢充电电池。 化学工业、石油精制以及冶金工业生产中，通常有大量的含氢尾气排出，含氢量有些达到50～60%，而目前多是采用排空或者白白的燃烧处理。因此，对这部分加以回收利用，在经济上有巨大的意义。另外，集成电路、半导体器件、电子材料和光纤等产业中，需要超高纯氢体。利用储氢合金对氢原子有特殊的亲和力，而对其他气体杂质择优排斥的特性，即利用储氢合金具有只选择吸收氢和捕获不纯杂质的功能，不但可以回收废气中的