储氢材料讲解

储氢材料目录一、能源现状二、储氢材料三、储氢材料应用四、储氢材料未来发展趋势能源现状

传统能源化石燃料：煤、石油、天然气等。优点：浓缩能源；易储存；易运输。缺点：不可再生资源；无法满足消耗增长率；破坏环境；军事冲突。能源现状

新能源：太阳能、风能、核能、地热能、海洋能、生物能、氢能等。新能源能源现状

氢能—在以氢及其同位素为主导的反应中或状态变化过程中所释放的能量。优点：自然界最普遍的元素；清洁能源；燃烧性能好，易点燃；发热值高；导热性好；用途广泛。氢能能源现状储氢材料（hydrogenstoragematerial）

定义：储氢材料是一类能可逆地吸收和释放氢气的材料。储氢材料储氢材料的分类1.合金储氢材料2.液态有机储氢材料3.纳米储氢材料

储氢材料1、合金储氢材料

储氢合金是指在一定温度和氢气压力下,能可逆的大量吸收、储存和释放氢气的金属间化合物。金属的吸氢机理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形成固溶体；④固溶于金属中的氢再向合金内部扩散。储氢材料

①高的储氢容量。②氢化物的生成热适当。③平衡氢压适中。④吸、放氢速度快。⑤容易活化。⑥良好的抗气体杂质中独特性。⑦长期循环稳定性。⑧原材料资源丰富，价格便宜。

储氢合金应具备的条件储氢材料储氢材料2.液态有机物储氢材料

有机液体氢化物储氢是借助不饱和液体有机物与氢的一对可逆反应，即加氢和脱氢反应来实现的。目前存在的主要问题是有机物氢载体的脱氢温度偏高，实际释氢效率偏低。因此，开发低温高效的有机物氢载体脱氢催化剂、采用膜催化脱氢技术对提高过程效能有重要意义。储氢材料3.纳米储氢材料

纳米储氢材料分为两种方式，一种是原有的储氢材料纳米化，还有一种就是开发新的纳米储氢材料。储氢合金纳米化提高储氢特性主要表现在（1）纳米尺寸的金属颗粒使储氢合金活化能和活化温度降低。（2）纳米颗粒有大的比表面积，单位体积吸氢的质量明显大于宏观颗粒。（3）纳米晶粒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，从而降低析氢过电位。（4）晶粒细化使硬度增加，显著提高了储氢合金耐腐蚀性。储氢材料

氢气的存储方式物理储氢：高压钢瓶储氢、液化储氢、碳纳米管储氢、玻璃微球储氢等化学储氢：金属氢化物储氢储氢材料1.高压储氢优点：简单，常用。缺点：体积能量密度低；对容器耐压性能高；不安全。储氢材料2.液态储氢优点：体积能量密度高；缺点：液化耗能（4~10kw·h/kg）;

蒸发损失；对储槽绝热材料的要求高。储氢材料3.金属氢化物储氢优点：安全性强。缺点：储氢量低（＜6wt%）。储氢材料4.复合氢化物储氢优点：（AlH4-）、（NH2-）、（BH4-）含氢量高很有潜力。缺点：放氢温度高，400~700k。

NaAlH4—7.47wt.%LiAlH4—10.62wt.%KBH4—7.47wt.%NaBH4—11.66wt.%LiBH4—18.51wt.%NH3BH3—12.9wt.%

储氢材料5.有机液体储氢优点：储氢量大；可利用现有设备；储运简单；多次循。；缺点：脱氢温度高；脱氢催化剂不稳定；易孔结。储氢材料6.物理吸附储氢Ⅰ碳纳米管Ⅱ沸石；Ⅲ金属有机骨架化合物；Ⅳ玻璃微球储氢材料各种氢的存储方式的比较储氢材料各种不同储氢方式储氢密度的比较储氢材料储氢材料的应用金属氢化物储氢

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。可用于储运氢气及车辆氢燃料箱等。

特点：储氢量大、重量轻、体积小。节省能源。安全可靠。储氢材料的应用金属氢化物蓄热

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—化学能变化，成为化学蓄热。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。②吸放氢反应速度快，可逆性好。③工作温度范围宽。④平衡分解压范围宽。储氢材料的应用金属氢化物热泵

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。②系统通过气固相作用，无磨损、无噪声。③系统工作范围大，温度可调。④可达到夏季制冷、冬季供暖的双效目的。储氢材料的应用金属氢化物氢压缩机

基本原理：利用氢化物的压力—温度特性进行工作。储氢材料吸收氢气形成金属氢化物，饱和后提高金属氢化物温度，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、释放氢纯度高。

②无驱动部件，易维修，节省能源。

③可以利用废热、耗电量少、运输费用低。

缺点：氢流量受合金吸收、释放氢的循环速度限制。储氢材料的应用制取高纯度氢气

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99.9999%。

TiMn1.5和稀土系储氢合金是应用效果较为理想的。储氢材料的应用Ni-MH电池

原理：基于储氢合金的电化学吸放氢特性和电催化活性，充放电机理是：氢再金属氢化物电极和Ni(OH)2电极之间在KOH水溶液中的运动。储氢材料的应用分离、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。储氢材料的应用氢能源汽车1、内燃机，氢气与氧气燃烧，化学能→机械能，受热机效率限制，热能利用率为~25%。2、燃料电池，电能→机械能，不受热机效率限制，热能利用率为50-60%。储氢材料的应用未来发展趋势

储氢材料研究工作需要解决的关键问题主要有:(a)

开发高性能储氢复合材料,以增强综合性能;(b)

加强储氢机理研究,各种纳米管材料、金属有机物多孔材料等都具有非常强的储氢潜力;(c)