储氢材料发展

氢能作为一种储量丰富、来源广泛、能量密度高的绿色能源,引起人们的广泛重视,被视为一种潜在的理想能源。氢能的有效开发和利用需要解决氢的制取、储运和应用三个问题。

研制可以在室温和较低压力下方便、安全、高效地储存氢能的材料,一直是科研工作者努力追求的目标。

20世纪60年代末到70年代初,LaNi5、Mg2Ni、TiFe等储氢合金的发现,拉开了储氢材料研究的帷幕,随后各种类型的储氢材料相继受到关注。

储氢材料分类

根据其物理性质和化学成分等特征可分为金属储氢材料、纳米结构储氢材料、半导体储氢材料和杂化储氢材料。

(1)金属储氢材料

金属储氢材料主要包括钛、钯、镁、铝、锂及铁等。这些金属材料可以通过化学反应将氢吸附和排放，因此其储氢能力较强，并且重量轻，能够满足氢能源领域的需求。

这些材料的缺点是吸附氢的温度较高、吸附量较低、重现性差、容易受热膨胀影响等。

(2)纳米结构储氢材料

纳米结构储氢材料的主要特点是相对比金属材料更易于存储氢气。

该材料的表面积大，可提高吸附能力。

纳米结构储氢材料的种类较多。例如，一些非金属化合物如TiO2、Fe2O3、ZnO、Al2O3等都有一定的储氢能力，尤其钛酸盐类材料储氢能力较强。但纳米结构储氢材料也存在稳定性差，吸附量低等缺点。

(3)半导体储氢材料

半导体材料也可以储存氢气，其中最常用的半导体材料包括氮化锑、氮化镓和硝酸盐。

相比纳米结构储氢材料，半导体材料具有更高的氢气储存量和更好的稳定性，但其具体应用仍需进一步研究。

(4)杂化储氢材料

杂化储氢材料可以克服传统储氢材料的不足，例如可以提高吸氢量，改善稳定性及重复利用性。

常见的储氢材料包括金属有机框架(MOF)，杂环化合物和碳材料等。

储氢材料应用

随着科技的发展，储氢材料成为了一种备受关注的新材料，其在能源储存、能源转换、化学工业、航空航天、电力储存和环保领域等方面有着广泛的应用。