氢能是一种非常重要的二次能源，它的资源丰富，发热值高，氢燃烧后生成水，不污染环境。因此，氢能是未来能源最佳的选择之一。目前在氢气的制备方面，已经有矿物燃料制氢、甲烷催化热分解制氢、生物制氢等多种制备方法。但是氢气储存技术的滞后，限制了氢的大规模应用，特别是在交通工具上的应用。针对氢气储存问题有一些解决方案：
（1）高压储氢法，也称气态储氢法，是将氢气加压储存在储氢容器内，其优点是在3种储氢方式中成本最低，储氢密度较大；缺点是安全性较低。
（2）液态储氢法是在20.28 K（－252.77 °C）的超低温下将氢气液化，然后储存在低温容器内。其优点是储氢密度最大，缺点是成本高，附属系统庞大，故不适合作车载容器。
（3）固体储氢法是利用固体对氢气的物理吸附或化学反应等作用，将氢存于固体材料中。固态储存一般可以做到安全、高效、高密度，是气态储存和液态储存之后最有前途的研究发现。目前，常见固体储氢方式有合金储氢、纳米储氢等。其优点是安全稳定，缺点是成本过高。
20世纪60年代，材料王国里出现了能储存氢的金属和合金，统称为储氢合金，这些金属或合金具有很强的捕捉氢的能力。在一定的温度和压力条件下，氢分子在合金（或金属）中先分解成单个的原子，而这些氢原子便“见缝插针”般地进入合金原子之间的缝隙中，并与合金进行化学反应生成金属氢化物，外在表现为大量“吸收”氢气，同时放出大量热量。而当对这些金属氢化物进行加热时，它们又会发生分解反应，氢原子又能结合成氢分子释放出来，而且伴随有明显的吸热效应。
8.4.1 储氢技术的原理
1.吸放氢反应过程
第一步：先吸收少量氢，形成含氢固溶体MHx/α相，合金结构保持不变。
第二步：固溶体进一步发生反应，产生相变（结构改变）生成氢化物相。
第三步：继续提高氢压，金属中的氢含量略有增加。这个反应正向是一个吸氢、放热的反应，逆向可以放出氢气。吸放氢反应可以通过改变反应的温度和压力来控制。储氢合金储氢原理如图8-18所示。
图8-18 储氢合金储氢原理示意图
储氢合金
2.储氢合金吸放氢的热力学分析
储氢合金p-c-T曲线（见图8-19）的特点：温度较低时，平台压降低，反应平台较宽；温度高，平台压降较高，反应平台较窄。
3.平衡氢压与温度的关系
图8-20为平衡气压与温度的关系图，由图8-20可以发现：温度越低，平衡氢压越低。
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图8-19 储氢合金放氢的p-c-T曲线
图8-20 平衡氢压与温度的关系
8.4.2 储氢合金的条件及分类
1.储氢合金的条件
并不是所有与氢作用能生成金属氢化物的金属（或合金）都可以作为储氢材料。使用的储氢材料应具备以下条件：
（1）容易活化（氢由化学吸附到溶解至晶格内部），单位体积质量吸氢量大。
（2）吸收和释放氢速度快，氢扩散速度快，可逆性好。
（3）有平坦和宽的吸放氢平台，平衡分解压适中，用作储氢时，室温分解压为0.2～0.3 MPa，做电池时分解压为0.0001～0.1 MPa。
（4）吸收和释放过程中的平台压差小，即吸放氢之后小。
（5）反复吸放氢后，合金粉碎量小，性能稳定。
（6）有效导热率大。
（7）在空气中稳定，不易受氮气、氧气、水蒸气等毒害。
（8）价格低廉，不污染环境。
2.储氢合金的分类
能够基本满足上述要求的主要合金成分有：Mg、Ti、Nb、V、Zr和稀土元素，添加成分有Cr、Fe、Mn、Co、Ni、Cu等。目前，研究和投入使用的储氢合金主要有稀土系、钛系、镁系几类。另外，可用于核反应堆中的金属氢化物及非晶态储氢合金复合储氢材料也引起人们极大的兴趣。不论哪种合金，都离不开A、B两类元素。A类元素是容易形成稳定氢化物的发热型金属，B类元素是难于形成氢化物的吸热型金属。根据原子比的不同，这两类元素主要可分为AB5、AB2、AB、A2B型。A元素含量的增加，吸氢量也随之增加，但反应速度减慢，反应温度升高，容易劣化；调整B元素含量，反应速度和反应温度都可以调整，以此来满足实际需求。储氢合金性能比较见表8-3。
表8-3 储氢合金性能比较
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