文 献 综 述

1. 引言

当今社会迅速发展，能源消耗日渐严重，导致现今人类所利用的煤炭、石油等不可再生能源逐渐减少，据估计现有的石油资源按现在的开采速度到2050年将耗尽，与此同时，传统能源的消耗正改变着地球的大气环境，使极端气候变得日益频繁，物种灭绝的速度加快，南北极冰原加速融化，海平面上升等，这就使得人们迫切地寻找一种不依赖化石燃料且储量丰富的新型能源。

现在人们对新能源的研究主要有太阳能、潮汐能、风能、地热能、氢能和生物能等。其中氢能凭借其资源丰富、质量轻、能量密度高、绿色环保、储存方式及利用形式多样等优势，被认为是未来理想能源，具有广阔的发展前景。

自然界存在最广泛的元素是氢，它构成了宇宙质量的75%，大量存在于水中。氢作为能源，发热值很高，是汽油的3倍；而且易于储运，能适应各种环境；本身无毒，在氧气氛下燃烧只生成水，没有污染。氢这一新能源体系，因这些特征而受到广泛关注。氢能的开发和利用要解决的首要问题是氢制取，其次是安全可靠的储氢技术以及氢的运输，最后是氢能量转换，即化学能或内能转换为机械能或电能^[1]等其他形式的能。

金属储氢材料^[2]一般为合金氢化物材料：氢原子几乎可以与元素周期表中包含金属的所有元素发生化学反应，生成氢化物或氢化合物，但不是所有的金属氢化物都能作为储氢材料，只有在一定温度、压强等条件下，能大量吸收和释放氢原子并形成氢气的金属或金属合金才能作为储氢材料，已成功开发并具有实用价值的金属型氢化物有稀土系AB₅型，锆及钛系拉夫斯相AB₂型，钛系AB型，镁系A₂B型以及钒系固溶体型等。通式中A可是La、Ce、Mm(混合稀土金属)、Ti、Zr、Mg、V等可与氢原子形成较稳定的金属氢化物的放热型金属，B可使如Ni、Co、Fe、Mn、Al、Cu等与氢原子难以形成稳定金属氢化物的具有氢反应催化活性的吸热性金属。现在，趋于成熟且具实用价值的金属储氢材料主要包括镁系合金、钛系合金以及钒、铌、锆等多元素系合金等等，本课题重点对镁基储氢合金进行研究。

2. 镁基储氢合金的研究及发展

2.1 镁基储氢合金的优势及研究现状

储氢合金种类繁多，性能各异。稀土储氢合金主要通过元素取代、表面处理等方法改进储氢性能。但一般储氢材料的储氢量低，成本高。Ti系、V系等储氢合金，储氢量略高，价格相对便宜，但分别存在难活化、抗毒化性能差等问题，一般通过过渡元素取代改善性能，目前在某些领域得到了一定的应用。由于上述储氢材料都存在着各种各样的缺陷，而镁基材料独特的储氢量高，资源丰富等优势，使许多科研人员开始研究镁基合金材料的储氢性能。

由于单质镁的吸放氢反应动力学性能差，吸放氢温度高，所以单质镁很少被用来储存氢气，为此人们开始研究镁基储氢合金材料。到目前为止，人们已对300多种镁基储氢合金材料进行了研究。其中最具代表性的是Mg-Ni系储氢合金，许多研究者围绕该系列合金开展了大量的研究工作。