摘要：化石能源的大規模開發利用帶來了嚴重的能源和環境問題，新能源開發是解決能源危機和環境汙染問題的一條出路，氫能因其獨特優勢而倍受青睞。但氫的儲存是氫能利用的瓶頸，高效、安全的儲氫方式一直是氫能工作者的不懈追求。
儲氫材料的研究開發有助於消除儲氫的技術障礙，從而促使整個氫工業的發展。本文通過介紹氫的儲存方式、一些常用的儲氫材料，特別是儲氫合金，使讀者對儲氫材料的儲氫原理、分類、各自的優缺點以及應用有個初步的了解。
關鍵詞：氫能儲氫材料儲氫合金
目錄第一章緒論
第二章儲氫方式
2.1 氣態儲存
2.2液化儲存
2.3固態儲存
第三章儲氫材料
3.1 儲氫合金
3.1.1金屬儲氫原理
3.1.2 儲氫合金的要求
3.1.3儲氫合金的分類
3.1.4儲氫合金的應用
3.2配位氫化物儲氫材料
3.3碳質儲氫材料
3.3.1活性炭
3.3.2碳纖維
3.3.3有機液體氫化物
第四章儲氫材料展望
結束語參考文獻
第一章緒論
人類進入21世紀，節能環保不再只是一句口號。隨著能源緊張與環境汙染問題的日益凸顯，新能源和清潔能源的開發利用受到人們越來越多的關注。在眾多新能源中，氫能被人們寄予了厚望。
相對於傳統化石能源來說，氫能的優勢顯而易見。首先，氫的**豐富，儲量巨大，海水中就蘊藏著大量的氫元素；其次氫的燃燒效能優越，熱值高，燃燒1千克氫能放出142120千焦的熱量，相當於汽油的三倍；最後，氫燃燒後生成的是水，並不汙染環境，特別符合環保理念。所以，氫能又被稱為本世紀最有前途的綠色能源之一。
然而，氫能的開發利用並不如想象中簡單，它還需要克服種種技術難題。氫是二次能源，自然界中並不存在可供開採的單質氫；而氫在常溫常壓是氣體，密度很低，這使得單位體積氫的能量很低，僅相當於天然氣的1/3，汽油的1/3000；氫分子體積小，很容易逃逸；氫容易發生**，存在安全隱患。氫的特性使得氫能利用面臨困難，解決困難，氫才能走進千家萬戶。
氫能體系主要包括氫的生產、儲存和運輸、應用3個環節。而氫能的儲存是關鍵，也是目前氫能應用的主要技術障礙。氫氣可以被儲存，但是很難被高密度地儲存，這直接制約了氫能的開發利用。
未來氫能的發展將離不開儲氫技術的提高，也離不開儲氫材料的廣泛應用。
當今社會，材料、能源、資訊已成為三大支柱。我們有理由相信，氫能作為一種不可多得的清潔能源，必將在未來社會扮演越來越重要的角色，而儲氫材料，也必將會大有所為。
第二章儲氫方式
在了解儲氫材料之前，讓我們先了解氫的儲存要求和儲存方式。
氫能工業對儲氫的要求總的來說是儲氫系統要安全、容量大、成本低、使用方便。具體到氫能的終端使用者不同又有很大的差別。氫能的使用者終端可分為兩類，一是民用和工業用氫，二是交通工具用氫。
前者強調大容量，後者強大的儲氫密度。
根據用途的不同，人們研究開發了各種各樣的儲氫方法，試圖滿足儲氫要求。儲氫方法多種多樣，但根據氫存在形態的不同，歸結來說可以分為三類：氣態儲存、液化儲存和固態儲存。
2.1氣態儲存
氣態儲存是對氫氣加壓，減小體積，以氣體形式儲存於特定容器中。根據壓力大小的不同，氣態儲存又可分為低壓儲存和高壓儲存。
氫氣可以像天然氣一樣用低壓儲存，使用巨大的水密封儲槽。該方法適合大規模儲存氣體時使用。由於氫的密度太低，應用不多。
氣態高壓儲存是最普通和最直接的儲存方式，通過減壓閥的調節就可以直接將氫氣釋放出來。該方法簡單易行，但缺點也很突出。首先，高壓儲氫能耗高，需要消耗別的能量形式來壓縮氫氣；其次，高壓對容器材料強度要求高，對於移動用途而言， 加大氫壓來提高攜氫量將有可能導致氫分子從容器壁逸出或產生氫脆現象。
加壓壓縮儲氫技術近年來的研究進展主要體現，且公眾接受心理存在障礙；最後，高壓儲氫的單位質量儲氫密度，也就是儲氫單元內所有儲氫質量與整個儲氫單元的質量（含容器、儲存介質材料、閥及氫氣等）之比依然很低。我國使用的容積為40l的鋼瓶在15mpa高壓下，也只能容納大約0.5kg氫氣，還不到高壓鋼瓶重量的1%，儲氫量小，運輸成本太高。
高壓儲氫對容器材料要求高，儲氫容器先後經歷了從鋼製、金屬內襯纖維纏繞到全復合纖維纏繞的發展歷程，穆青國際上正積極開發壓力更高的輕質儲氫壓力容器。
2.2液化儲存
液化儲存顧名思義，就是將氫氣冷卻到液化溫度以下，以液體形式儲存。在化石燃料中，液氫的有效質量密度最高，而液氫的密度是氣態氫的865倍，因此以液態儲存氫特別適合儲存空間有限的運載場合。若僅從質量和體積上考慮，液化儲存是一種極為理想的儲氫方式。
液氫方式儲運的最大優點是質量儲氫密度高，按目前的技術可以大於5%。但使用液化儲氫方式，液氫罐需採用雙層壁真空絕熱結構，並採用安全保護裝置和自動控制裝置保證減振和抗衝擊。這就增大了儲氫系統的複雜程度和總體重量，限制了氫氣質量分數的提高。
液氫生產成本高昂，液化所消耗的能量可以達到氫氣能量的30-50%。另外，液氫還存在嚴重的洩露問題。液氫沸點僅為20.
38k。氣化潛熱小，僅0.91kj/mol，因此液氫的溫度與外界的溫度存在巨大的傳熱溫差，稍有熱量從外界滲入容器，即可快速沸騰而損失。
即使用真空絕熱儲槽，液氫也難長時間儲存。目前，液氫的損失率達1-2%每天，而汽油通常每月只損失1%，所以，液氫不適合用於間歇使用的場合，如汽車。
2.3固態儲存
固態儲存是利用固體對氫氣的物理吸附或化學反應等作用，將氫儲存於固體材料中。固態儲存一般可以做到安全、高效、高密度，是氣態儲存和液化儲存之後，最有前途的研究發現。固態儲存需要用到儲氫材料，需找和研製高效能的儲氫材料，成為固態儲氫的當務之急，也是未來儲氫發展和乃至整個氫能利用的關鍵。
第三章儲氫材料
儲氫材料是一類對氫具有良好的吸附效能或可以與氫發生可逆反應，實現氫的儲存和釋放的材料。儲氫材料有很多，它包括儲氫合金、配位氫化物、碳質吸附材料等。其中儲氫合金是最常見，也是研究最深入的一類儲氫材料。
3.1儲氫合金
3.1.1金屬儲氫原理
氫可以和很多金屬反應，生成金屬氫化物，總反應式如下所示：
其中m為金屬。該反應是乙個可逆過程。正向反應，吸氫、放熱；逆向反應，釋氫、吸熱；改變溫度與壓力條件可使反應按正向、逆向反覆進行，實現材料的吸釋氫功能。
事實上，金屬的吸氫反應並非一步完成，吸氫過程分四步進行。
第一步：形成含氫固溶體（即α相）
第二步：進一步吸氫，固溶相mhx與氫氣反應，產生相變，生成金屬氫化物（即β相）。
第四步：吸附氫的脫附。
雖然純金屬可以大量吸氫，但為了便於使用，一般要通過合金化來改善金屬氫化物的吸放氫條件，即使得金屬在容易達到和控制的條件下吸放氫，因此，一般的金屬儲氫材料為合金儲氫材料。
特定合金在高溫、高氫壓下與氫反應，形成金屬氫化物，從而吸氫；通過高溫或減壓，金屬氫化物發生分解，從而放氫；通過冷卻或加壓又充氫。我們把吸氫快，可逆性優良的合金稱為儲氫合金。
儲氫合金一般為abx型，a是能與h形成穩定氫化物的放熱型金屬，如re、ti、zr、ca、mg、nb、la、mm等，能大量吸氫，並大量放熱，而b為與氫親和力小，通常不形成氫化物，但氫在其中容易移動，具有催化活性作用的金屬，如fe、co、mn、cr、ni、cu、al等，為吸熱型金屬，由前者形成的氫化物穩定，不易放氫，氫擴散困難，為強鍵氫化物，控制儲氫量；後者控制放氫的可逆性，起調節生成熱與分解壓力的作用。
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