張四奇

廣東省稀有金屬研究所,廣東省稀土開發(fā)及應(yīng)用重點實驗室，廣東 廣州 510650

固體儲氫材料的研究綜述*

張四奇

廣東省稀有金屬研究所,廣東省稀土開發(fā)及應(yīng)用重點實驗室，廣東 廣州 510650

氫能是替代化石燃料的首選新能源之一，氫氣的安全、經(jīng)濟、高效儲存是制約氫能推廣應(yīng)用的技術(shù)瓶頸.固體儲氫是最有發(fā)展前景的儲氫技術(shù)，本文綜述了主要固體儲氫材料的優(yōu)缺點，總結(jié)了現(xiàn)有的研究狀況，并展望了未來儲氫材料的發(fā)展方向.

氫能；儲氫材料；儲氫合金；固體儲氫

能源為現(xiàn)代社會的正常運轉(zhuǎn)和持續(xù)發(fā)展提供了動力.工業(yè)革命以來，能源技術(shù)取得了突破性進展，因而人類社會得以快速發(fā)展.當(dāng)前，人們開發(fā)利用的主要能源是化石燃料，包括煤、石油和天然氣等.這些能源存在一些問題：一方面化石燃料具有不可再生的特點，隨著人們消耗能源速度的加快，化石燃料終有一天會枯竭；另一方面，化石燃料在使用過程會產(chǎn)生一系列的環(huán)境問題，包括環(huán)境污染和全球變暖等，將對人類的生存造成威脅[1].

氫能原料來源廣泛、對環(huán)境無污染并且能量轉(zhuǎn)換效率高，是替代化石燃料的首選新能源之一[2].氫能的開發(fā)利用是一個有機的系統(tǒng)工程，主要包括氫的生產(chǎn)、應(yīng)用、儲存及運輸幾大關(guān)鍵技術(shù)[3].

目前氫的生產(chǎn)和應(yīng)用已有相當(dāng)成熟的技術(shù)，制約氫能推廣應(yīng)用的技術(shù)瓶頸在于氫氣的儲存[4].目前氫氣的規(guī)?；苽渲饕ㄟ^石油裂解和天然氣重整等技術(shù)實現(xiàn).未來還可以利用太陽能光解/電解水或生物制氫等技術(shù)來生產(chǎn)氫氣.氫能利用技術(shù)主要有氫燃料電池和氫內(nèi)燃機，氫內(nèi)燃機技術(shù)已基本成熟，且能量利用效率已遠遠超越汽油內(nèi)燃機[2].用氫作為汽車動力的來源越來越受重視，交通運輸業(yè)將是氫能的一個主要應(yīng)用領(lǐng)域[5].然而，氫是所有元素中最輕的，在常溫常壓下為氣態(tài)，氫氣的密度為0.0899 kg/m3，是水的萬分之一.如何將氫在常溫常壓下安全有效地儲存和運輸成為制約氫能利用的核心問題，其關(guān)鍵是開發(fā)合適的儲氫技術(shù)，使其具有足夠的質(zhì)量與體積儲氫密度，并能夠使氫在溫和的條件下可控制地釋放[2].

1 儲氫技術(shù)概述

氫的儲存技術(shù)可以分為三類：氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài)儲氫[6-7].氣態(tài)儲氫是將氫氣壓縮后儲存在高壓容器中，儲存壓力一般是10～15MPa.氣態(tài)儲氫的優(yōu)點是充放氫速度快，成本較低，缺點是儲氫量小，充滿15 MPa氫氣的標(biāo)準(zhǔn)高壓鋼瓶的儲氫量(質(zhì)量分數(shù))僅為1.0%，并且在運輸和使用過程中存在氫氣泄漏、容器破裂或爆炸的危險，安全性差.此外，在氫氣壓縮的過程中，需要消耗大量的壓縮功[1,4].液態(tài)儲氫法是利用低溫技術(shù)將氫氣液化后，儲存在特殊容器內(nèi).該方法具有儲氫體積密度高、容器體積小等優(yōu)點，缺點是液化過程能耗高(約占儲氫能量的25%～45%)，儲存的容器需要具有非常好的絕熱性能，因而成本高昂；同時，液態(tài)儲氫也存在一定的泄漏風(fēng)險[2,4].固體儲氫技術(shù)是利用氫氣與儲氫材料通過物理或化學(xué)方式結(jié)合來實現(xiàn)氫氣的儲存，能有效克服氣、液兩種儲存方式的不足，而且儲氫密度大、安全性高、運輸方便，特別適合在氫能汽車上使用.因此，固體儲氫引起了人們特別的關(guān)注，成為目前儲氫技術(shù)研究的熱點[4,6,8].

衡量儲氫技術(shù)性能的主要參數(shù)有：儲氫體積密度、質(zhì)量分數(shù)、充放氫的可逆性、充放氫速率、能耗高低、可循環(huán)使用壽命及安全性等.許多機構(gòu)和部門對儲氫技術(shù)提出了標(biāo)準(zhǔn)，包括國際能源協(xié)會(International Energy Agency，IEA)、日本世界能源網(wǎng)絡(luò)(World Energy Network，WENET)等.其中，美國能源部(Department of Energy，DOE)公布的標(biāo)準(zhǔn)指出理想儲氫技術(shù)，需滿足含氫質(zhì)量分數(shù)和體積密度高、循環(huán)壽命長、安全性高等條件[9].此外，還應(yīng)盡量降低儲氫成本、提高充放氫速率[10].2001年以來，國際能源協(xié)會(IEA)制定了車用氫氣存儲系統(tǒng)目標(biāo)：建立一種可逆的質(zhì)量儲氫容量大于5%的媒介，在低于80 ℃和0.1 MPa下釋放氫氣.為實現(xiàn)這一目標(biāo)，科學(xué)家開展了大量研究工作[4,11].

2 儲氫材料

固體儲氫技術(shù)的關(guān)鍵是儲氫材料的開發(fā)，儲氫材料主要包括物理吸附類材料、金屬基儲氫合金和配位氫化物等.

2.1 物理吸附類材料

物理吸附類材料主要是通過范德華力將氫氣可逆地吸附在比表面積高的多孔材料上，具有儲氫方式簡單、吸放氫容易等優(yōu)點.這類材料包括碳基材料(如石墨、活性炭、碳納米管)、無機多孔材料(如沸石分子篩)和金屬有機骨架化合物等.由于大多數(shù)物理吸附類材料在較低的溫度下才能達到一定的儲氫密度，常溫常壓下吸氫量很低，所以限制了其應(yīng)用.但其作為車載動力儲氫材料，可以通過控制壓力達到較高的瞬時氫脫附量，這是化學(xué)吸附類材料所不具備的優(yōu)勢.如果能開發(fā)出在常溫下具有較高儲氫量的物理吸附類材料，將對未來以氫為動力的移動裝置產(chǎn)生重要的影響[2].

2.1.1 碳基儲氫材料

碳質(zhì)材料具有高度的無序多孔結(jié)構(gòu)，廣泛用作干燥劑、凈化器和解毒劑等，同時有很強的吸附氣體能力，因而能用作儲氫材料.碳基儲氫材料主要包括高比表面積活性炭(AC)、石墨納米纖維(GNF)和碳納米管(CNT)等[4,8].

碳基材料的儲氫能力與其本身的比表面積大小成正比，與溫度和壓力等儲氫條件也有密切的關(guān)系[8].碳材料的儲氫特點是安全性高、成本低、可逆性良好以及壽命長等.碳材料可以儲存高密度的氫氣，但需滿足以下兩點：一是要屏蔽分子之間的斥力；二是在碳材料表面和管束間吸收盡可能多的氫氣[9].國內(nèi)外學(xué)者的研究成果表明碳材料儲氫具有很好的應(yīng)用前景[12-14].

活性炭(AC)又稱碳分子篩，因具有孔隙度高、比表面積高[8]、吸附能力大、表面活性高、循環(huán)使用壽命長、儲氫量高和價格低等優(yōu)點，使其成為一種獨特的多功能吸附劑.活性炭儲氫的原理為在中低溫(77～273 K)、中高壓(1～10 MPa)下利用其超高的比表面積來吸附儲氫.一方面H2的吸附量與碳材料的表面積成正比；另一方面活性炭吸氫性能與溫度和壓力密切相關(guān)，溫度越低、壓力越大，則儲氫量越大[15].

石墨納米纖維(GNF)是一種由含碳化合物經(jīng)所選的金屬催化劑催化分解而產(chǎn)生的，主要有薄片狀、管狀、帶狀、棱柱狀和鯡魚骨狀幾種類型[4,16].Chambers等[17]用鯡魚骨狀的石墨納米纖維在12 MPa和25 ℃下得到儲氫質(zhì)量分數(shù)為67%，但其他科研人員對石墨納米纖維的儲氫性能進行了大量的研究，均未達到Chambers得到的高儲氫量，現(xiàn)有的理論也根本無法解釋如此高的吸附量.目前，科研人員認為石墨納米纖維高密度儲氫希望渺茫[6,8].

從微觀結(jié)構(gòu)上來看，碳納米管(CNT)具有特殊的微孔結(jié)構(gòu)，由一層或者多層同軸中空管狀石墨烯構(gòu)成，對氣體有很強的吸附性.碳納米管可以分為單壁碳納米管(SWNT)、多壁碳納米管(MWNT)以及由單壁碳納米管束形成的復(fù)合管[4,8].1997年，美國可再生能源國家實驗室的 Dillon等首次報道了碳納米管儲氫的實驗結(jié)果，純的碳納米管的質(zhì)量儲氫能力可達5%～10%，因此成為世界范圍內(nèi)的研究熱點[6].世界各國的科研人員對CNT儲氫做了廣泛的研究，證明CNT具有一定的儲氫能力.相同條件下，SWCNT和MWCNT的儲氫容量有差異；不同溫度和壓力條件下，同一種CNT的儲氫容量也不同[8].氫在CNT中的吸附為單分子層吸附，飽和吸附量的對數(shù)值隨溫度升高呈線性下降[4].

2.1.2 無機多孔材料

無機多孔材料是指具有結(jié)構(gòu)性納米孔道的多孔材料，如沸石、海泡石等.目前作為儲氫材料研究最多的主要是沸石.沸石是一種水合結(jié)晶硅鋁酸鹽，具有規(guī)則的孔道結(jié)構(gòu).沸石的儲氫量主要取決于其獨特的孔籠結(jié)構(gòu)或復(fù)雜的孔道體系[8].通過對沸石吸附儲氫的研究，人們不斷地發(fā)展和豐富沸石吸附儲氫的理論內(nèi)容.但沸石等無機多孔材料因其自身單位質(zhì)量較大，且操作溫度低等原因，其儲氫效果同樣不夠理想[2].

2.1.3 金屬有機框架儲氫材料

金屬有機框架化合物(Metal Organic Frameworks，MOFs)又稱為金屬有機配位聚合物，是一類具有超大比表面積的新型多孔結(jié)晶材料，一般由過渡金屬離子與有機配體通過金屬-配體的絡(luò)合作用自組裝形成具有超分子微孔網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的類沸石(有機沸石類似物)材料[18].MOFs中的氫氣是以分子態(tài)被吸附的，其金屬與氫的結(jié)合比石墨化的碳與氫的結(jié)合更為牢固[2,4].MOFs具有微孔尺寸和形狀可調(diào)、比表面積高、純度高及結(jié)晶度高等優(yōu)點，在氣體存儲上顯示出一定的優(yōu)勢，適合用于氫的長距離運輸和長周期性儲存[2].

壓力對MOFs材料的儲氫容量影響較小，而溫度對MOFs材料的儲氫容量有較大影響[8,19].目前，儲氫用金屬有機框架化合物類材料主要有MOF-5、HKUST-1和MIL-53，它們在液氮下的氫氣飽和吸附量(質(zhì)量分數(shù))分別為5.1%，3.6%和4.5%[18].室溫條件下，MOFs材料的儲氫容量較小，且催化加氫脫氫設(shè)備成本較高，技術(shù)操作復(fù)雜，脫氫反應(yīng)效率低，因而商業(yè)應(yīng)用前景黯淡[2,9].

2.1.4 玻璃微球儲氫材料

作為儲氫材料的中空玻璃微球通常直徑為25～500 μm，壁厚低于1 μm.在200～400 ℃范圍內(nèi)玻璃微球壁面的穿透率增大，使氫氣可在一定壓力的作用下進入到玻璃球中.當(dāng)溫度降到室溫附近時，玻璃微球的穿透性消失，氫氣留在玻璃微球內(nèi)；隨著溫度的升高，玻璃微球的穿透性又逐漸增大，使氫氣得逐漸釋放出來.中空玻璃微球儲氫質(zhì)量分數(shù)為15%～42%，其技術(shù)難點一方面在于制備高強度的空心微球[4]，另一方面由于玻璃微球本身導(dǎo)熱率較低，因而氫的釋放速率也很低[8].

2.2 金屬基儲氫合金材料

儲氫合金是指在一定溫度和壓力下能可逆地大量吸收、儲存和釋放氫氣的金屬間化合物.儲氫合金是利用金屬或合金與氫反應(yīng)后生成金屬氫化物來儲氫，金屬氫化物經(jīng)加熱后又可以釋放出氫.元素周期表中的部分金屬能夠與氫反應(yīng)形成金屬氫化物，反應(yīng)比較簡單，只要控制一定的溫度和壓力，金屬和氫氣接觸便能發(fā)生反應(yīng)[11].相比氣態(tài)高壓儲氫和液化儲氫，金屬氫化物儲氫更加安全.此外，基于氫化物的固態(tài)儲氫具有可逆循環(huán)、制備技術(shù)和工藝相對成熟等優(yōu)點，被認為是最具發(fā)展前景的一種儲氫方式[1,4].金屬基儲氫合金材料主要分為鎂系、稀土系、鈦系等種類.

大部分金屬氫化物的儲氫質(zhì)量分數(shù)為1%～3%，重量儲氫容量有待進一步提高[1].金屬氫化物要實現(xiàn)商業(yè)化還須提高單位質(zhì)量、單位體積的吸氫容量，降低分解溫度和分解壓力，減少放氫時所需的能量[9].

2.2.1 鎂基合金儲氫材料

鎂基合金儲氫材料憑借儲氫量高、原料豐富、價格低廉以及釋放產(chǎn)生氫氣的純度高的特點成為很有發(fā)展前途的固態(tài)儲氫材料之一[20-23].

單質(zhì)鎂在較高的溫度和壓力下可直接與氫發(fā)生反應(yīng)生成MgH2，其理論含氫量為7.6%.MgH2在287 ℃的分解壓約為101.3 kPa.但純鎂的吸放氫條件比較苛刻，吸放氫反應(yīng)的動力學(xué)性能較差，放氫需要的溫度較高，因此少有應(yīng)用[2, 4].

鎂基合金儲氫材料主要是Mg-Ni系合金，鎳的加入對鎂氫化物的形成起催化作用，加快了氫化反應(yīng)速度.由鎂和鎳熔煉成的Mg2Ni合金在2 MPa和300 ℃下與氫反應(yīng)生成Mg2NiH4，在壓力為0.101 MPa下的放氫溫度為 253 ℃，比純鎂的要低.在Mg-Ni合金中添加第三種元素，如Ti，F(xiàn)e，La，可以改善Mg-Ni合金的儲氫性能.單純用一種元素取代Mg或Ni，雖然合金性能有所改善，但總體性能仍不能滿足需要.因此，許多研究者采取同時對Mg和Ni進行部分取代的方法制取儲氫材料[4].目前，鎂基合金儲氫材料主要存在鎂易氧化、材料易粉化以及吸放氫溫度過高等問題，這些制約著其作為氫能規(guī)模化利用候選材料的發(fā)展[2].

2.2.2 稀土系儲氫材料

稀土儲氫合金具有優(yōu)良的動力學(xué)性能和穩(wěn)定性以及較高的儲氫容量，在固體儲氫方面得到了極大的應(yīng)用.稀土儲氫合金中稀土元素主要以輕稀土La和Ce為主[10].

稀土系儲氫合金以LaNi5為代表，可用通式AB5表示.LaNi5是最早被發(fā)現(xiàn)的稀土系儲氫材料，也是儲氫合金中性能較好的一類材料,具有較好的應(yīng)用前景.其最大儲氫密度約1.38%，25 ℃時分解壓約0.2 MPa.其優(yōu)點是吸氫能力較高且條件較溫和、吸放氫速度快、活化容易、對雜質(zhì)不敏感、平衡壓適中及滯后小.LaNi5的缺點是吸氫后晶胞體積膨脹較大、容易粉化、循環(huán)退化嚴(yán)重且成本很高.為降低稀土合金的成本，采用混合稀土如Ce，Pr，Nd，Sm，Gd，Y等元素部分取代La，形成混合稀土MmNi5儲氫合金，儲氫量與LaNi5基本相同，但氫分解壓增大，活化條件苛刻，難于實用.研究發(fā)現(xiàn)，在富La的MmNi5系合金中，MmNi5合金[(La+Nd)≥70%]不僅保持了LaNi5合金的優(yōu)良特性，而且儲氫量和動力學(xué)特性優(yōu)于LaNi5，所以這種合金更具有實用價值[10].以第三組分元素如Al，Cu，Mn，Si，Ca，Zr，V，Co，Ag等部分取代Ni，可改善LaNi5儲氫性能，降低其氫分解壓.元素Co能減小合金氫化后的體積膨脹，提高合金的抗粉化能力和合金的使用壽命.總之，稀土系儲氫材料因稀土元素價格高、循環(huán)性能差及易粉化等問題，目前無法得到規(guī)?；瘧?yīng)用[2,4,10].

2.2.3 鈦系儲氫材料

鈦鐵合金是鈦系儲氫合金的典型代表，活化后在室溫下能可逆地吸放大量氫，理論儲氫量(質(zhì)量分數(shù))為1.86%，平衡氫壓在室溫下為0.3 MPa，可以工業(yè)應(yīng)用，且資源豐富、價格便宜.其缺點是不易被活化，吸放氫需要高溫高壓條件(450℃，5MPa)，抗雜質(zhì)能力中毒性差，易受H2O和O2等氣體雜質(zhì)的影響，且反復(fù)吸氫后性能下降，循環(huán)壽命短.用其它元素代替Fe，可以實現(xiàn)室溫活化[4].研究結(jié)果表明：用Mn，Cr，Zr和Ni等過渡元素取代TiFe合金中的部分Fe可明顯改善合金的活化性能.目前，鈦基儲氫材料因易形成TiO2致密層而導(dǎo)致其難活化，使其應(yīng)用受到嚴(yán)重限制[2].TiNi系合金被認為是一種良好的儲氫電極材料，但容量較低，與其它儲氫合金相比，還存在可逆容量小且循環(huán)壽命短的問題[4].

2.3 配合物儲氫材料

配合物儲氫材料是由堿金屬(Li，Na，K)或堿土金屬(Mg，Ca)與第ⅢA主族元素(B，Al)組合形成的.目前，開發(fā)中的高容量配合物儲氫材料主要包括：金屬鋁復(fù)合氫化物、金屬硼氫化物和金屬氮氫化物等.這類材料的理論儲氫量高，如NaBH4，Mg(BH4)2和LiBH4的理論儲氫量分別為10.8%，14.9%和18%，是最有希望滿足美國DOE對輕型汽車用車載儲氫系統(tǒng)最新要求的儲氫介質(zhì)[1].但這類材料儲氫的可逆性較差，且常伴有副反應(yīng)發(fā)生[2]，因而沒能大量商業(yè)化應(yīng)用[4,8].

2.3.1 金屬鋁復(fù)合氫化物儲氫材料

典型的金屬鋁復(fù)合氫化物包括NaAlH4，LiAlH4，Mg(AlH4)2，Na2LiAlH6，LiMg(AlH4)3等.NaAlH4的放氫產(chǎn)物再氫化非常困難，因此，盡管NaAlH4的理論重量儲氫量(質(zhì)量分數(shù))可達7.4%，但在很長一段時間內(nèi)，只是作為有機合成反應(yīng)里的還原劑使用，并未考慮其在儲氫領(lǐng)域的應(yīng)用[1].后來研究人員將Ti，F(xiàn)e，Ce，Cr等金屬摻雜到NaAlH4中來提高其儲氫性能，且加氫反應(yīng)可在低于材料熔點(185 ℃)的固態(tài)條件下實現(xiàn).盡管材料的某些性能得到改善，但仍存在材料儲氫可逆性差等問題，而無法得到應(yīng)用[2,4].

2.3.2 金屬硼氫化物儲氫材料

典型的金屬硼氫化物包括LiBH4，NaBH4，Mg(BH4)2，Ca(BH4)4等，它們的氫含量均超過10%.但由于B—H之間強的共價鍵作用，導(dǎo)致其熱力學(xué)穩(wěn)定性較高，其吸放氫反應(yīng)在較高的溫度下才能進行，嚴(yán)重阻礙了其實用化[1].

2.3.3 金屬氮氫化物儲氫材料

金屬氮氫化物是2002年才被引入儲氫材料研究領(lǐng)域的一種新型高容量儲氫體系，它是一類由金屬氨基氫化物和金屬氫化物組成的復(fù)合儲氫體系，典型的包括LiNH2/LiH，Mg(NH2)2/LiH，Ca(NH2)2/LiH和LiNH2/LiBH4等[1-2].金屬氨基氫化物L(fēng)i-N-H體系是最早報道的金屬氮氫化物類儲氫材料，Li3N可以在170～210 ℃下吸氫后生成LiNH2和LiH.Li3N放氫溫度較高，放氫速度緩慢，采用Mg元素部分替代Li元素，開發(fā)出的Li-Mg-N-H系儲氫材料可以降低金屬氮氫化物儲氫材料的吸放氫溫度[1-2，24-26].金屬氮氫化物體系盡管表現(xiàn)出良好的應(yīng)用發(fā)展前景，但現(xiàn)有體系的儲氫容量以及吸放氫溫度和速度尚不能滿足實用化的要求，有待于進一步改善[1].

3 結(jié) 語

固體儲氫技術(shù)由于安全、可靠，具有良好應(yīng)用前景.開發(fā)適用于常溫條件下的低成本、高容量儲氫材料，保證氫氣安全有效的儲存，是解決氫能規(guī)?；瘧?yīng)用的關(guān)鍵.目前儲氫材料主要集中在開發(fā)新材料或?qū)υ胁牧线M行改性，對不同儲氫材料的儲氫機理有待于進一步研究.盡管儲氫材料的研究取得了許多進展，但現(xiàn)有的主要儲氫材料均存在不同程度的缺陷，離氫能技術(shù)的規(guī)?；瘧?yīng)用尚有相當(dāng)長的距離.開發(fā)安全穩(wěn)定高效、循環(huán)壽命長的儲氫材料，實現(xiàn)固體儲氫材料的工業(yè)化制備是未來儲氫材料研究的主要方向.

[1] 劉永鋒，李超，高明霞，等.高容量儲氫材料的研究進展[J].自然雜志，2011，33(1):19-26.

[2] 楊明，王圣平，張運豐，等.儲氫材料的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J].硅酸鹽學(xué)報，2011，39(7):1053-1060.

[3] 陳軍，朱敏.高容量儲氫材料的研究進展[J] .中國材料進展，2009，28(5):2-10.

[4] 汪云華，王靖坤，趙家春，等. 固體儲氫材料的研究進展[J]. 材料導(dǎo)報A：綜述篇，2011, 25(5):120-124.

[5] CARRETTE B L，F(xiàn)RIEDRICH K A，STIMMING U.Fuel cells-fundamentals and applications[J]. Fuel Cells，2001(1):1-39.

[6] 秦天像，楊天虎，甘生萍.儲氫材料現(xiàn)狀和發(fā)展前景的研究[J].甘肅科技，2016，32(21):56-57.

[7] EBERLE U，F(xiàn)ELDERHOFF M，SCHUTH F.Chemical and physical solutions for hydrogen storage[J].Angew Chem Int Ed，2009，48:6608-6630.

[8] 郭浩，楊洪海.固體儲氫材料的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].化工新型材料，2016，44(9):19-21.

[9] 高金良，袁澤明，尚宏偉，等.氫儲存技術(shù)及其儲能應(yīng)用研究進展[J].金屬功能材料，2016，23(1)：1-11.

[10] 張懷偉，鄭鑫遙，劉洋，等.稀土元素在儲氫材料中的應(yīng)用進展[J].中國稀土學(xué)報，2016，34(1):1-10.

[11] 馮晶，陳敬超，肖冰.金屬基儲氫合金的研究進展[J].材料導(dǎo)報，2005，19(專輯Ⅳ): 239-241.

[12] BADER N，OUEDERNI A.Optimization of biomass-based carbon materials for hydrogen storage[J].Journal of Energy Storage，2016，5:77-84.

[13] YüRü M Y，TARALP A，VEZIROGLU T N.Storage of hydrogen in nanostructured carbon materials[J].International Journal of Hydrogen Energy，2009，34(9):3784-3798.

[14] LI Yan，ZHAO Donglin，WANG Yuntao，et al.The mechanism of hydrogen storage in carbon materials[J].International Journal of Hydrogen Energy,2006,32:2513-2517.

[15] 張志強，王玉平.儲氫材料及其在含能材料中的應(yīng)用[J].精細石油化工進展，2006,7(11):28-31.

[16] 蘇海燕，徐恒泳.儲氫材料研究進展[J].天然氣化工,2005,30(6):47-53.

[17] CHAMBERS A，PARK C，BAKER R T K，et al.Hydrogen storage ingraphite nanofibers[J].Phys Chem B，1998，102(22): 4253-4256.

[18] 龍沛沛，程紹娟，趙強，等.金屬-有機骨架材料的合成及其研究進展[J].山西化工，2008，28(6):21-25.

[19] ROLAND U，BRAUNSCHWEIG T，ROESSNER F.On the nature of spilt-over hydrogen[J].Journal of Molecular Catalysis A: Chemical，1997，127(1):319-321.

[20] 王宏賓，年洪恩，任秀峰，等. Mg-RE-Ni 系鎂基儲氫材料的特性與制備[J].化學(xué)通報，2011，74(10):903-908.

[21] 李法兵，蔣利軍，詹鋒，等. 機械合金化直接合成鎂基復(fù)合儲氫材料研究[J].稀有金屬材料與工程，2005，34(5):750-753.

[22] 周惦武，劉金水，盧遠志，等. 鎂基儲氫材料的吸放氫性能[J].機械工程材料，2008，32(4):5-10.

[23] 原建光，李瑩，談亞軍，等 .碳載鈀的添加對鎂基儲氫合金吸放氫性能的影響[J].南京工業(yè)大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2015，37(3):1-7.

[24] 李超，范美強，陳海潮，等.MgNH改性Li-Mg-N-H體系的儲氫性能及其機理[J].材料科學(xué)與工程學(xué)報，2014，32(2):183-188.

[25] 秦董禮，趙曉宇，張軻，等.組成對Li-Mg-N-H 系統(tǒng)儲氫性能的影響[J].稀有金屬材料與工程，2015，44(2):355-359.

[26] 原建光，李瑩，談亞軍，等.碳載鈀的添加對鎂基儲氫合金吸放氫性能的影響[J].南京工業(yè)大學(xué)學(xué)報:自然科學(xué)版，2015，37(3):1-7.

Reviewofsolid-statehydrogenstoragematerials

ZHANG Siqi

GuangdongResearchInstituteofRareMetals，GuangdongProvinceKeyLaboratoryofRareEarthDevelopmentandApplication，Guangzhou510650，China

Hydrogen energy is one of the preferred alternative fuels for fossil fuels.The safety，economical and efficient storage of hydrogen is a technical bottleneck restricting the popularization and application of the hydrogen energy.Solid-state hydrogen storage is the most promising hydrogen storage technology.In this paper, the advantages and disadvantages of main solid-state hydrogen storage materials are summarized.The current research status is summarized and the future development of hydrogen storage materials is also expected.

hydrogen energy；hydrogen storage material；hydrogen storage alloy；solid-state hydrogen storage

2017-10-30

稀有金屬冶金及功能材料開發(fā)(2017GDASCX-0110)

張四奇(1960-)，男，河北省冀州人，工程師，本科.

1673-9981(2017)04-0211-06

TK91

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