浅谈储氢材料

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1、储氢材料的背景人类社会发展进步到今天，生活现代化了。但是由于资源的大量开发、使用，使人类面临着全地球的能源危机和环境污染问题。长期以来，地球上的主要能源煤炭、石油、天然气现在已面临枯竭的境地。在能源危机警钟响起时，人们把注意力集中到太阳能、原子能、风能、地热能等新能源上。但是要使这些自然存在形态的能量转变为人们直接能使用的电能，必须要把它们转化为二次能源。那么最佳的二次能源是什么呢?氢能就是一种最佳的二次能源。氢是地球上一种取之不尽的元素。用电解水法取氢就是氢元素的广阔源泉。氢是一种热值很高的燃料。燃烧1千克氢可放出62.8千焦的热量，1

2、千克氢可以代替3千克煤油。氢氧结合的燃烧产物是最干净的物质--水，没有任何污染。未来最有前途的燃料电池也主要是以氢为能源。所以人们很自然地把注意力集中在氢能源的开发和利用上。要利用好氢能源。摆在人们面前的问题是如何把氢储存、运输和利用。　　氢的来源非常丰富，若能从水中制取氢，则可谓取之不尽、用之不竭。氢能的利用，主要包括两个方面：一是制氢工艺，二是储氢方法。　　传统储氢方法有两种，一种方法是利用高压钢瓶（氢气瓶）来储存氢气，但钢瓶储存氢气的容积小，瓶里的氢气即使加压到150个大气压，所装氢气的质量也不到氢气瓶质量的1％，而且还有爆炸的危险

3、；另一种方法是储存液态氢，将气态氢降温到－2530C变为液体进行储存，但液体储存箱非常庞大，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。近年来，一种新型简便的储氢方法应运而生，即利用储氢合金（金属氢化物）来储存氢气。储氢材料的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；（广义）储氢材料是能够担负能量储存、转换盒输送功能的物质，“载氢体”、或“载能体”研究证明，某些金属具有很强的捕捉氢的能力，在一定的温度和压力条件下，这些金属能够大量“吸收”氢气，反应生成金属

4、氢化物，同时放出热量。其后，将这些金属氢化物加热，它们又会分解，将储存在其中的氢释放出来。这些会“吸收”氢气的金属，称为储氢合金。储氢材料的分类化学吸附材料金属氢化物及合金（如LaAlH4）复合氢化物（NaAlH4、NaBH4、LiBH4等）等物理吸附材料纳米碳材料沸石金属有机骨架化合物储氢材料储氢原理金属或合全为什么可以储氢，又如何把氢从合金电释放出来呢?人们通过研究，搞清了原因所在。金属或合金(用M代表)与氢作用可以生成金属氢化物(MHn)。其反应方程式为：M+nH2=MHn+△H(生成热)该反应是一个可逆过程、正向反应时，金属吸氢，

5、并放出热量；逆向反应时，金属氢化物释氢，吸收热量。这样，只需要改变温度与压力，就能使反应向正向或逆向反复进行。达到金属(合金)储氢或释氢的日的。当然，不是任何金属或合金都只有上述的功能，所以发现合适的金属和合金是获得储氢材料的关键问题了。理想的、有使用价值的储氢合金，必须具备如下的条件：(1)吸氢能力高，即能吸尽量多的氢；(2)储氢时生成热应尽量小，便于释氢时的温度不必太高。而作为储存热量作用时，则生成热应该越高越好；(3)储氢和释氢的速度都要求快；(4)导热性能优良；(5)对氧气、一氧化碳和水等杂质的抵抗力要大；(6)化学稳定性好，经久

6、耐用，不易产生破碎粉化；(7)使用与运输时安全、可靠；(8)来源广、价廉物美。储氢材料-储氢合金简介目前正在研究和已经使用的储氢合金有镁系合金、稀土系合金、钛系合金。另外，还有用于原子反应堆中的金属氢合物、非晶态储氢合金等也正在研究、探索。(一)镁系合金镁系合金是最早研究和被使用的储氢合金。纯镁氢化物MgH2是惟一可在工业上使用的合金。它的资源丰富、价格便宜、密度低、储氢量大。但缺点是分解温度高达250℃，而且反应速度慢。这就使它的大量使用受到了影响。为了克服MgH2合金的缺点，先后研制出Mg2Ni和Mg2Cu储氢合金。Ni和Cu对镁氢化

7、物的形成起了催化作用，从而使氢化反应速度提高。但是Mg与Ni形成Mg2Ni和MgNi2两种金属化合物，其中只有Mg2Ni可以吸氢，而且吸氢和释氢温度仍然较高，故反应速度还不够理想。为了克服Mg2Ni储氢合金的缺点，相继出现了用Al或Ca来置换Mg2Ni中部分Mg的新合金，使得吸氢和释氢的速度提高了许多。(二)稀土系合金稀土系储氢合金以LaNi5为最典型的代表，是储氢合金中应用性能最好的一种。这种合金具有六方结构(CaCu5型)。它的最大优点是在室温下就可以氢化，吸氢释氢均较容易，且储氢密度高。但是它的缺点是价格太高，吸氢和释氢的速度不够快

8、。为了让稀土系合金得到广泛的使用，开发研究了新的系列合金(多元合金)，主要有LaNi5三元系合金和MnNi三元系合金。LaNi5三元系合金是分别用A1、Mn、Cr、Fe、Cu、Pt等金属，替代