氢是一种热值很高，且对自然环境无污染的燃料。它可以通过电解水的方法产生，是一种取之不尽、用之不竭的二次能源。专家们认为，不久的将来，氢将成为一种主要的能源燃料。可是，如果没有一种方便的储存氢气的办法，氢就不可能作为普通的常规能源得到广泛应用。目前使用的储氢办法是采用高压钢瓶装压缩气态氢或用一种特制瓶装液态氢。但是这两种方法都存在耗能高、容器笨重不便、不安全等缺点，因而其应用受到限制。
储氢合金是一种能储存氢气的合金，它所储存的氢的密度大于液态氢，因而被称为氢海绵。而且氢储入合金中时不仅不需要消耗能量，反而能放出热量。储氢合金释放氢时所需的能量也不高，加上工作压力低，操作简便、安全，因此是最有前途的储氢介质。
储氢合金的储氢原理是可逆地与氢形成金属氢化物，或者说是氢与合金形成了化合物，即气态氢分子被分解成氢原子而进入了金属之中。由于氢本身会使材料变质，如氢损伤、氢腐蚀、氢脆等。而且，储氧合金在反复吸收和释放氢的过程中，会不断发生膨胀和收缩，使合金发生破坏，因此，良好的储氢合金必须具有抵抗上述各种破坏作用的能力。
正在研究和发展中的储氢合金通常是把吸热型的金属（例如铁、锆、铜、铬、钼等）与放热型的金属（例如钛、锆、镧、铈、钽等）组合起来，制成适当的金属间化合物，使之起到储氢的功能。吸热型金属是指在一定的氢压下，随着温度的升高，氢的溶解度增加；反之为放热型金属。效果较好的储氢材料，主要有以镁型、钙型、稀土型及钛型等金属为基础的储氢合金。
用钛锰储氢合金储氢，与高压氢气钢瓶相比，具有重量轻、体积小的优点。在储氢量相同时，它的重量和体积分别为钢瓶的７０％和２５％。这种储氢合金不仅具有只选择吸收氢和捕获不纯杂质的功能，而且还可以使释放出的氢的纯度大大提高，因此，它又是制备高纯度氢的净化材料。这类储氢合金可采用高频感应炉熔炼和铸造，并经高温氢气处理而制得。它的特点是比重小，储氢量大，价格低廉。在２０℃时，每克合金可吸收２２５ｃｍ３的氢，或释放１８５ｃｍ３的氢，即每１ｃｍ３的合金能储藏１１２５ｃｍ３的氢。
利用储氢合金在加热时快速释放的氢压作为机械能，可以制成压缩器。荷兰专家采用镧镍合金，制成了一种在１５～１６０℃温度下具有４～４５个大气压的无噪音静止压缩器。日本也将储氢合金应用于加压型的海水淡化过程中。
美国和日本还竞相采用储氢合金制成太阳能和废热利用的冷暖房，以及储热系统。其主要方式是采用所释放的氢的压力不同的两种储氢合金，制成加热泵。其原理是利用储氢合金在吸氢时的放热反应和释放氢时的吸热反应。此外，储氢合金还可应用于核反应堆中，作为分离重氢的材料。储氢合金由于具备许多独特的功能，它作为一种新型的能源材料，有着广泛的用途。
| 一代胜一代的储氢合金 |
| 来自: |
| http://www.csm.org.cn/kptd2/n763.aspx |
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镁系储氢合金是美国最早研究的一类储氢合金，如镁镍锗氢合金和镁铜储氢合金。它们的吸氢量大，重量轻，有利于作为储运氢气的储氢材料，但它在室温时的反应速度慢，因而在实际中没有得到应用。后来，日本三菱钢铁公司又研制出两种新型镁系储氢合金，即镁铝(或钙)镍储氢合金和镁镍铁(或钒)储氢合金，它们具有良好的储氢性能，性质稳定，安全可靠，已在工业生产中得到应用。
近年来，由于机械合金化方法在储氢合金生产上的应用，使得用常规熔炼方法很难生产的镁铁、镁钛、镁钴等储氢合金得到了迅速发展。特别是镁铁储氢合金，由于存在有纯金属铁表面形成为氢的吸附中心，从而使它的储氢能力极高，其最佳氢化温度约为615K。
后来，人们又开发出了稀土系储氢合金．首先是荷兰富里茨布公司发现镧镍合金具有优良的储氢性能，储氢量大；当释放温度高于40℃时放氢迅速，但其价格昂贵。为了降低成本和改进储氢性能，出现了用混合稀土金属代替镧镍合金的镧，以及用其他金屑置换镍而形成的储氢合金新材料。日本工业技术院主要从事这方面的研究，近几年相继开发出稀土镍铝、稀土镍钴、稀土钙镍和稀土钙镍钴等多元储氢合金，其氢化和离解反应快，在适当的温度和压力下能迅速放出大量的氢。如果通过改变合金的组成比，还可连续改变它的吸氢和放氢特性。
目前，人们还研制开发了许多种钛系储氢合金，包括钛锰、钛铬、钛锆、钛镍和钛铜等储氢合金。其中以钛锰储氢合金最为实用，它的成本较低，性能优良，因而受到人们的重视。
钛锰储氢合金吸氢容量较大，生成热每克分子氢为2万一3万焦耳，在室温下容易和氢发生反应，进行一次吸氢即可完成氢化反应。但它在吸氢和放氢循环中反应速度较慢。日本松下电器公司在钛锰储氢合金中添加少量铬制成的钛锰铬储氢合金，反应速度明显加快，是一种储放氢性能优良而廉价的储氢合金。
此外，美国在近年来还研制成铁系储氢合金，它也具有良好的储氢特性，而且价格便宜。但它的缺点是与氢发生反应困难。为了使它与氢发生反应，需要在400℃以上的高温和真空条件下进行处理。日本钢铁公司通过添加稀土金属来改进铁系储氢合金的性能，制成了钛铁稀土储氢合金。这种储氢合金具有优良的储氢特性，而且很容易与氢发生反应，因而得到了较广泛的应用。
另外，日本金属材料技术研究所还开发出本领更大的铁钛氧化物储氢合金。它容易与氢发生反应，氢化速度快，吸氢和放氢量很大等，而且价格便宜，不需要特殊的高压容器，因而最适合用作大型储氢槽的储氢材料。日本松下电器公司创制的镐锰铬和锆锰稀土储氢合金具有很好的储放氢性能，吸氢量高达200毫升／克以上，特别是在l00℃以上的高温下仍具有极好的储氢特性，因而很适合用于温度传感器、热泵、调节室温用冷暖气设备和蓄热装置等。由此看来，储氢合金真是一代更比一代强，而且将会成为人们广泛应用的新型金属材料之一。 |
http://www.c-mrs.org.cn/kpzs/kpzs_info.asp?id=50
www.c-mrs.org.cn 2005-6-22 中国材料研究学会
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。目前利用氢能的困难是什么呢？
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；另一种方法是储存液态氢，将气态氢降温到－253 0C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。
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。
储氢合金的储氢能力很强。单位体积储氢的密度，是相同温度、压力条件下气态氢的1000倍，也即相当于储存了1000个大气压的高压氢气。
由于储氢合金都是固体，既不用储存高压氢气所需的大而笨重的钢瓶，又不需存放液态氢那样极低的温度条件，需要储氢时使合金与氢反应生成金属氢化物并放出热量，需要用氢时通过加热或减压使储存于其中的氢释放出来，如同蓄电池的充、放电，因此储氢合金不愧是一种极其简便易行的理想储氢方法。
目前研究发展中的储氢合金，主要有钛系储氢合金、锆系储氢合金、铁系储氢合金及稀土系储氢合金。
储氢合金不光有储氢的本领，而且还有将储氢过程中的化学能转换成机械能或热能的能量转换功能。储氢合金在吸氢时放热，在放氢时吸热，利用这种放热－吸热循环，可进行热的储存和传输，制造制冷或采暖设备。
储氢合金还可以用于提纯和回收氢气，它可将氢气提纯到很高的纯度。例如，采用储氢合金，可以以很低的成本获得纯度高于99.9999%的超纯氢。
储氢合金的飞速发展，给氢气的利用开辟了一条广阔的道路。
在工业领域独领风骚一个世纪的内燃机，很快就要面对以氢为能源的燃料电池的挑战。对现有的内燃机做适当的改动后，就能在内燃机中使用氢来代替汽油作燃料。近年来，国际车坛出现氢能汽车开发热，世界四大汽车公司――美国的福特、德国的戴姆勒－奔驰、美国的通用和日本的丰田，都在加快研制氢能汽车的步伐。中国已研制成功了一种氢能汽车，它使用储氢材料90千克，可行驶40千米，时速超过50千米。今后，不但汽车会采用燃料电池，飞机、舰艇、宇宙飞船等运载工具也将使用燃料电池，作为其主要或辅助能源。
由于目前大量使用的镍镉电池（Ni－Cd）中的镉有毒，使废电池处理复杂，环境受到污染。发展用储氢合金制造的镍氢电池（Ni－MH），是未来储氢材料应用的另一个重要领域。镍氢电池与镍镉电池相比，具有容量大、安全无毒和使用寿命长等优点。
储氢合金
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