文 献 综 述

1 引言

人类历史的发展伴随着能源的不断发展。人类社会经历了薪柴、煤炭和石油3个能源阶段后，面临着一个严峻的挑战。一方面煤炭、石油等化石燃料的长期大量消耗，其资源逐渐枯竭；另一方面化石燃料的大量使用造成了全球环境的严重污染。氢能正是基于能源持续发展和环境保护的要求而发展起来的理想清洁能源。氢来源丰富广泛，且燃烧能量密度值高，燃烧后生成水，具有零污染的特点。因此对氢能源的开发利用已成为世界性的重要课题。

构成氢能体系的主要技术环节包括氢的生产、供给、储存、转换和使用等，其中能量的储存和转换一直是能量有效利用的关键所在。传统的储氢手段主要是用钢瓶来储存氢气，其缺点是效率低，同时需要钢瓶具有耐高压、防泄漏的特性，条件要求比较苛刻。储氢材料由于其具有很高的氢气存储密度而受到人类的瞩目，因此成为材料科学中研究的重点功能材料之一。储氢材料就作为一种极其重要的功能材料，在二次能源领域内具有不可替代的作用，特别是在燃料电池、可充电电池研究中，具有举足轻重的地位。储氢材料的研究直接关系着电动汽车的应用，也同样对潜艇、航天器等领域有着重要的影响。近几十年来世界各国都投入了巨大的人力、物力、财力对储氢材料进行研究，力图抢占这一基础材料研究的制高点。因此人们开发了金属、非金属以及有机液体等储氢材料。现阶段研究、开发得最多的是金属氢化物。

目前所开发和研究的金属储氢材料可大致分为稀土系(LaNi₅ )、钛系(FeTi)、锆系(ZrMn)和镁系(Mg₂Ni)等，其中，镁基储氢合金受到了世界各国的广泛重视，这是因为金属镁作为一种储氢材料具有一系列优点：1)资源丰富，价格低廉．镁是地壳中含量最丰富的元素之一，居第8位，约占地壳的2．35％ ；2)密度小，仅为1．74 g#183;cm^-3)储氢量高，镁的理论储氢量7．6％(质量百分数，下同)，Mg Ni的储氢量为3．6％．但是镁基储氢材料也存在一些缺点，主要表现为吸放氢速度慢，反应动力学性能差，放氢温度较高，以及循环寿命差等，给应用带来了困难，这也是镁基储氢材料研究的难点所在。所以要改善镁基储氢材料的储氢性能，必须走多元合金化的路线并在学习有关理论的基础上，采用优化合金成分与新的合成方法来进一步提高材料的储氢性能。

2．镁基储氢合金

2．1Mg#8212;Ni系储氢合金

在Mg与Ni形成的合金体系中存在2种金属间化合物Mg₂Ni和MgNi₂：，其中MgNi₂不与氢气发生反应．Mg₂Ni在一定条件下(1．4 MPa、约200℃)与氢反应生成Mg₂NiH₄ ，反应方程式如下：Mg₂Ni 2H₂= Mg₂NiH₄，ΔH = #8212;64．5 kJ／mo1．反应生成的氢化物中氢含量为3．6％ ，其离解压为0．1 MPa、离解温度为253℃ ．Mg₂Ni理论电化学容量为999 mA#183;h#183;g^-1，但其形成的氢化物在室温下较稳定而不易脱氢．且与强碱性电解液(6 mol#183;L^-1的KOH)接触后，合金表面易形成Mg(OH)₂：，阻止了电解液与合金表面的氢交换、氢转移和氢向合金体内扩散，致使Mg₂Ni的实际电化学容量、循环寿命差。

2.2镁与其它元素组成的镁基储氢合金

除了Mg#8212;Ni系储氢合金以外，研究者们研究得比较多的还有Mg#8212;A1系以及Mgshy;#8212;La系储氢合金．Mg#8212;Al系储氢合金有下列3种类型：Mg₃A1₁₂ (γ)、Mg₁₇A1₁₂(γ)、Mg₂Al₃(β )．1978年，Douglass用熔炼的方法制备的镁铝银储氢合金，储氢容量达到了6．3％．Nachman等^[1]合成的Mg_0.8A1_0.1La_0.1，吸氢量为4．2％ ，放氢温度为310 #176;C。Reilly等制备的Mg一14A1储氢量为