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1、Four short words sum up what has lifted most successful individuals above the crowd: a little bit more.-author-date储氢材料的发展历史和研究进展材料科技写作课程实践文集文献综述储氢材料的发展历史和研究进展摘要作为一种清洁的新型能源，氢能对当今社会的重要性不言而喻，而氢能的有效利用成为了当前的研究重点，氢能应用的关键是氢的有效储存。综述了目前所采用或正在研究的主要储氢材料，包括金属氢化物储氢、碳质储氢材料，分析了它们的优缺点，同时指出其相关发展趋势关键词储氢材料，传统储氢材料，金属储
2、氢材料，碳质储氢材料1 引言进入了新的世纪，随之而来的还有许许多多的问题，其中最重要的问题之一是新能源问题！当今世界上应用最广的还是石油等化石能源，但这些化石能源也在不断减少，而且这些能源的利用率低，污染严重！因为这些能源利用而产生的污染问题也在日益加重！如：温室效应！氢能就在这样的背景下应运而生！氢能的原料氢气在地球上的储量很大，而且氢气的使用具有可循环性！这些显著的优点使得当今世界中对氢能利用的呼声越涨越高！氢气是一种清洁的燃料，氢气燃烧后可以产生水，而它也可以用水制得！而水是地球上随处可见的！氢气的燃烧不会产生任何的温室气体，可以大大缓解当前严重的“温室效应”现象！氢能的使用便成为了以后
3、世界中最具发展性的能源之一！而氢能的使用的条件是储存和运输！有关储氢材料的研究便就此展开！研究一种性能好的储氢材料成为了一个亟待解决的问题！12传统储氢方式传统的储氢方式分为气态储氢和低温储氢两种方式，它们各有千秋，有都有各自的弊端，下面就详细介绍它们的优缺点。2.1气态储氢方式气态储氢方式的成本低，在常温下就可以进行，但需要加大压强，使气体压缩，且储存的气体能量较小，它还需要能承受住足够压力的容器，这边对能储存这种压力下的氢气的容器要求十分之高。而且这种储氢方式的容器承压能力不够强的话，还会存在氢气易泄漏，易爆炸的危险。这种储氢方式的发展在于研究一种能承受住足够压力的材料，且不容易裂开的材料
4、！2.2低温液态储氢低温液态储氢方式是将氢气进行压缩并置于低温的环境下使其可以成为液态，并放入绝热性能高的容器中。它的优点是：储存量大。适用于空间小的领域中，如：航天领域中的火箭的发动机，汽车的发动机等。但它的弊端也同样明显，首先它的成本很高，然后，这种储氢方式要求要有绝热性能特别好的材料，但是现在的技术有限，具有绝热性能的容器不是那么完美，这也就造成了液氢的蒸发，损失相对来说就高了许多，安全措施操作也十分复杂，这就造成了这种储氢方式的成本大大加大！这种储氢方式的发展前景是研究一种绝热性能好，成本低廉的材料！使其能够在我们的日常生活中得到应用！22.3总结这两种储氢方式目前来说都具有非常大的局
5、限性，都有自己的弊端，在日常生活中的应用不是十分的大。因此研究一种高储量，氢能利用率高的储氢材料已经刻不容缓了！3金属储氢材料金属储氢材料，顾名思义就是可以储存氢气的金属材料。但问题是金属如何去储存氢气呢？金属储氢材料就是金属在一定温度，一定压强下的氢气氛围中与氢气反应形成氢化物，这样便于储存氢气和运输氢气，而在使用氢气时，可以将金属中的氢化物以加热的形式使其进行逆反应，从而释放出氢气。这也就要求氢气和金属的反应是容易可逆的反应，且反应条件温和！如今世界上主要研究的是：镁系储氢材料，稀土系储氢材料等。53.1 镁系储氢材料镁在地球上的资源丰富，原料来源广阔，且镁合金的储氢量大，将它作为储氢材料
6、不仅成本低，它的质量还小，便于运输！镁系储氢材料的价格低廉，原料来源广阔！但它的弊端也同样明显，它吸收和释放氢气的速度较慢，而且释放氢气的时候需要较高的温度，这就直接导致成本的上升。而且众所周知，镁或者镁合金的表面容易形成一层致密的氧化膜，这也使其与氢气的反应变得十分缓慢。3这几点缺点严重的阻碍了镁系储氢材料的发展。现在镁系储氢材料在世界上的应用还是比较广泛的，如：燃料电池中的燃料氢，还有以氢能为动力的汽车德清的存储，镁系储氢材料的成本低廉，储氢量大，虽有弊端，但其发展前景广大！而今世界上正在研究如何改善镁系储氢材料的吸收和释放氢气的性能！许多人正研究发现一种催化剂来促进镁及其合金与氢气的反应
7、，以期降低镁系储氢材料的成本。3.2稀土系储氢材料如今世界上的稀土系储氢材料还处于研究之中，但稀土系储氢材料人们发现的很早。稀土系储氢材料在生活中的应用也很广！因为稀土系储氢材料具有活化较容易，吸氢快，平衡压力适中等优点4，镍氢电池就是应用了稀土系储氢材料，它在我们日常生活中应用很广！但是稀土系储氢材料的缺点也同样很大，它的成本很高，价格很高，而且它吸收氢气后，重量会变得很重，它的循环寿命退化严重！这些弊端制约了这种材料的发展，但它的发展前景依旧广阔！人们将它与镁系储氢材料联系起来，以便同时克服日常储氢材料与氢气反应慢，氢化物分解温度高等缺点；另一方面，人们用稀土合金来代替纯稀土元素，以便降低
8、储氢材料的价格，达到实际应用的目的。3.3钛系储氢材料目的。钛系储氢材料最常用的是钛铁，正在研究开发和应用的有：钛锰、钛镍、钛铬、钛锆、铬锰系等合金。它们都是脆性金属问化合物，使用寿命可达25000次循环以上，并保持性能基本不变，但反复循环吸、放氢后有粉化现象。钛系储氢材料的优点是放氢温度低且价格适中，但缺点同样明显钛系储氢材料不易活化，易中毒，滞后现象比较严重。而不能否认的钛系储氢材料具有广阔的发展前景。相信钛系储氢材料的优点会不断的被放大并渐渐的克服那些缺点。3.4锆系储氢材料锆系储氢材料主要是锆系合金，它吸放氢量大，在碱性环境下可以电解形成致密膜，从而有效的阻止电极的进一步氧化且易于活化
9、，热效应小，循环寿命长。但它初期活化困难，没有明显的放电平台。3.5金属储氢材料发展前景氢能对人类的发展进程起着不可替代的作用，金属储氢材料对于人类的发展来说亦是非常重要的，因为它不仅是优良的储氢材料，还对如今电能，机械能等的转换和储存有着重要的作用！因此金属储氢材料具有广阔的应用前景！而对新型的金属储氢材料的要求也是非常严格的，它要求新型的金属储氢材料要密度小，可以吸收和释放的氢能的量高且效率高，而且循环寿命高！4碳质储氢材料在吸附储氢材料中，碳质储氢材料是较好的吸附性材料，因为它可以反复使用，具有可循环性。碳质储氢材料包括超级活性炭、碳纳米管等6。4.1超级活性炭 超级活性炭储氢始于20世
10、纪70年代末,是在中低温(77273K)、中高压(110MPa)下利用超高比表面积的活性炭作吸附剂的吸附储氢技术。与其他储氢技术相比,超级活性炭储氢具有成本低、存储氢气的量高、释放快、循环使用寿命长和可以容易实现规模化生产等优点,是一种很有发展前景的储氢方式。4.2碳纳米管碳纳米管的微观结构, 如直径大小、孔径分布,单壁碳纳米管的成束情况, 多壁碳纳米管的碳层数和阵列等均能影响纳米碳管的储氢性能。碳纳米管的结构是一层或多层同轴中空管状的，可以大量吸附氢气！在当今世界上最受瞩目的储氢材料就是碳纳米管储氢材料，它被认为是世界上很有发展前景的储氢材料，但人们对碳纳米管储氢的研究虽然已经取得了一些进展
11、,但至今仍不能完全了解纳米孔中发生的特殊物理化学过程,也无法准确测得纳米管的密度,今后还应在储氢机理、复合掺杂改性和显微结构控制等方面进行深入研究。目前, 碳纳米管储氢的研究重点是如何在工业上大规模制备碳纳米管、研究其储氢机制以及进行化学改性。4.3碳质储氢材料的发展前景碳质储氢是物理吸附储氢的主要手段，碳质储氢材料具有大好的发展前景，它的储氢性能十分良好，但因为现在的技术有限不能解决它的弊端和不能大量的应用。主要研究方向是如何在工业上大量制备具有优良性能的碳质材料，和改良碳质储氢材料的性能。5有机液体氢化物储氢材料在适当的催化剂的作用下, 某些有机液体在较低的压力和较高的温度下, 作为氢的载
12、体, 达到储存和输送氢的目的。烯烃、炔烃、芳烃等不饱和有机液体都可以作为储氢材料, 但从储氢过程的能耗、储氢量、储氢剂等方面考虑, 芳烃是最佳的储氢剂。常用的有机液体氢化物储氢剂主要有苯、甲苯、甲基环己烷以及萘等 。有机液体氢化物储氢具有储氢量大( 环己烷和甲基环己烷的理论储氢质量分数分别为7.19%和6.16%) 、能量密度高、储运安全方便等优点, 因此被认为是未来储运氢能的有效方法之一。瑞士在随车脱氢方面进行了广泛的研究, 并开发出了两代试验原型汽车MTH-1和MTH-2。但这类材料的吸、放氢工艺复杂, 有机化合物循环利用率低, 放氢效率还需要进一步提高, 利用甲基环己烷作载体进行储氢是有
13、机液态储氢材料的研究热点。6结束语氢气在我们日常生活中的应用越来越广阔了，氢能是新世纪的绿色能源，对当前的现代化可持续性发展起着不可替代的作用！而当前的储氢材料却大大制约了氢能的发展，因此研究一种性能优良的储氢材料已刻不容缓储氢材料在热能系统，航天推进剂、 军事等领域的应用也较为广泛。综合国内外的研究成果，未来储氢材料研究的重点将放在新型微孔化合物、材料的纳米晶体化、掺杂技术等方面。参考文献1 邵栋，氢能源二十一世纪的新能源，安徽，科普之窗，20102 黄红霞，黄可龙，刘素琴，储氢技术及其关键材料研究进展，化工新型材料，20083 房文斌,张文丛,于振兴,王尔德，中国有色金属学报，20024 许炜，陶占良，陈军，储氢研究进展，化学进展第18卷，20065 陶占良，彭博，梁静，程方益，陈军，高密度储氢材料研究进展，中国材料进展第28卷，2009李采临，陈云贵，吴朝玲，周晶晶，庞丽娟，金属-碳基储氢材料计算与实验研究，化学进展第21卷，2009-