儲(chǔ)氫材料可分為物理吸附儲(chǔ)氫材料和化學(xué)儲(chǔ)氫材料。

1.物理儲(chǔ)氫材料

物理儲(chǔ)氫的主要工作原理是利用范德華力對(duì)比表面積大的多孔材料進(jìn)行氫吸附。物理儲(chǔ)氫的優(yōu)點(diǎn)是吸氫-放氫速度快，物理吸附活化能小，氫吸附僅受儲(chǔ)氫材料物理結(jié)構(gòu)的影響。物理吸附儲(chǔ)氫材料主要包括：碳基儲(chǔ)氫材料、無機(jī)多孔材料、金屬有機(jī)骨架（MOF）共價(jià)有機(jī)化合物（COF）材料等。

碳基儲(chǔ)氫材料

碳基儲(chǔ)氫材料因其種類繁多、結(jié)構(gòu)多變、來源廣泛而備受關(guān)注。鑒于碳基材料與氫的相互作用較弱，材料的儲(chǔ)氫性能主要取決于合適的微觀形狀和孔結(jié)構(gòu)。因此，通過調(diào)整材料的比表面積、孔徑和孔體積來提高碳基材料的儲(chǔ)氫性能。碳基儲(chǔ)氫材料主要包括活性炭、碳納米纖維和碳納米管。

無機(jī)多孔材料

無機(jī)多孔材料主要是具有微孔或介孔結(jié)構(gòu)的多孔材料，包括有序多孔材料（沸石分子篩或介孔分子篩）或具有無序多孔結(jié)構(gòu)的天然礦石。沸石分子篩材料和介孔分子篩材料具有規(guī)則的孔結(jié)構(gòu)和固定的孔尺寸，結(jié)構(gòu)差異會(huì)影響材料的比表面積和孔體積，進(jìn)而影響材料的儲(chǔ)氫性能。

金屬有機(jī)骨架（MOF）材料

MOF材料是由金屬氧化物和有機(jī)基團(tuán)連接而成的常規(guī)多孔材料。MOF材料具有密度低、比表面積高、孔道結(jié)構(gòu)多樣等優(yōu)點(diǎn)。

有機(jī)化合物共價(jià)（COF）材料

COF材料是在MOF一種基于材料開發(fā)的新型多孔材料。COF材料的骨架全部由非金屬輕元素組成，COF材料晶體密度低，更有利于氣體吸附，因此COF材料的儲(chǔ)氫性能引起了極大的關(guān)注。COF材料的儲(chǔ)氫性能直接關(guān)系到其物理結(jié)構(gòu)(包括孔體積、孔結(jié)構(gòu)和晶體密度)。

雖然與MOF材料相比，COF材料的儲(chǔ)氫性能有所提高，但常溫下儲(chǔ)氫量仍不盡如人意。研究人員也在研究和改進(jìn)COF如許多學(xué)者將堿金屬離子引入材料儲(chǔ)氫能力的方法COF這大大提高了材料的儲(chǔ)氫性能。

2、化學(xué)儲(chǔ)氫材料

化學(xué)儲(chǔ)氫的主要工作原理是氫以原子或離子的形式與其他元素結(jié)合，以實(shí)現(xiàn)氫的儲(chǔ)存?；诨瘜W(xué)機(jī)制的儲(chǔ)氫材料主要包括：金屬-合金儲(chǔ)氫材料、氫化物儲(chǔ)氫材料和液體有機(jī)氫化物。

金屬-合金儲(chǔ)氫材料

金屬-合金儲(chǔ)氫材料是研究較早的固體儲(chǔ)氫材料，制備工藝和制備工藝已經(jīng)成熟。金屬-合金材料不僅具有超強(qiáng)的儲(chǔ)氫性能，而且具有操作安全、清潔無污染等優(yōu)點(diǎn)。然而，金屬或合金材料的氫化物通常過于穩(wěn)定。與物理吸附儲(chǔ)氫材料相比，金屬-合金儲(chǔ)氫材料的儲(chǔ)氫和放氫只能在較高的溫度條件下進(jìn)行。合金儲(chǔ)氫材料可分為鎂、釩、稀土、鈦、鋯、鈣等。

研究人員早在20世紀(jì)60年代就發(fā)現(xiàn)了金屬鎂的儲(chǔ)氫性能。理論上，鎂的儲(chǔ)氫量可以達(dá)到7.6％（w）。但鑒于金屬原子在吸氫過程中需要從顆粒表面擴(kuò)散到顆粒內(nèi)部，金屬材料的吸氫速度必然受到顆粒尺寸的限制。粒徑越小，吸氫速度越快。

(2)稀土儲(chǔ)氫材料AB以5型合金為代表。1969年，荷蘭Philips發(fā)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)室LaNi5合金儲(chǔ)氫性能。該材料的理論儲(chǔ)氫量為1.38%（w），用作鎳氫電池的負(fù)極材料的商業(yè)應(yīng)用。LaNi5合金的優(yōu)點(diǎn)是吸氫條件溫和，吸氫速度快，對(duì)雜質(zhì)不敏感，平衡壓差??；缺點(diǎn)是儲(chǔ)氫量小，吸氫后金屬晶胞體積膨脹大，易粉化。

(3)鈦儲(chǔ)氫材料多為合金，常見Ti-Fe，TiZr，Ti-Cr，Ti-Mn等等，其中，研究更多Ti-Fe合金(理論儲(chǔ)氫1.86%（w））。Ti-Fe合金資源豐富，制備簡單，價(jià)格低廉，吸放氫條件溫和，但耐毒性差。如果能夠在Ti-Fe在合金中加入少量Ni，可顯著提高吸放氫性能。另外，使用Co，Mn，Ni，Cr等金屬替代Fe也能有效改進(jìn)Ti-Fe儲(chǔ)氫合金。與Ti-Fe合金相比，Ti-Co合金的活化合金的活化性能和抗毒性能，Ti-Mn合金儲(chǔ)氫量較高，Ti-Cr合金吸放氫溫度更低。

（4）鋯系合金中只有C15立方Laves相和C14六方Laves相材料具有儲(chǔ)氫能力，理論儲(chǔ)氫量介于1.8%～2.4%（w）常用材料包括兩者Zr-V合金、Zr-Ni合金、Zr-Cr合金、Zr-Mn合金和Zr-Co合金。Zr-V合金吸放氫速率快，但制備困難；Zr-Ni合金儲(chǔ)氫量大，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，但吸氫可逆性差；Zr-Cr合金氫化物穩(wěn)定，材料循環(huán)壽命高，但不易激活；Zr-Mn合金儲(chǔ)氫量大，放電能力強(qiáng)，但成本高；綜合性能相對(duì)較好Zr-Co合金。

（5）金屬鈣本身就是很好的儲(chǔ)氫材料，理論儲(chǔ)氫含量為4.8%（w）。在LaNi基于5合金開發(fā)的合金CaNi合金儲(chǔ)氫量可達(dá)1.9%（w），明顯優(yōu)于LaNi5合金。近年來Ca-Ni-M在系列合金材料中，更突出的是Ca-Mg-Ni儲(chǔ)氫材料在吸放氫過程中具有優(yōu)異的動(dòng)力學(xué)性能。

重慶融能機(jī)電設(shè)備股份有限公司是一家集研發(fā)、生產(chǎn)、成套、銷售、安裝、維護(hù)等為一體的綜合性高新技術(shù)企業(yè)，“專精特新企業(yè)”，重慶首批國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)貫標(biāo)企業(yè)。主要提供CNG加氣站成套設(shè)備、 LNG加氣站成套設(shè)備、 高壓空壓站成套設(shè)備、 加氫站成套設(shè)備、 石油化工壓縮機(jī)成套設(shè)備、 PET吹瓶空壓站成套設(shè)備、 熱交換系統(tǒng)成套設(shè)備、 等服務(wù)。

文章網(wǎng)址：http://westall.com.cn/news/baike/869.html