一、種新前言

隨著社會的型儲發展，環境保護問題已經越來越為人們所重視。氫容器酸雨、種新溫室效應、型儲城市熱島效應等等或初露倪端，氫容器或已對人類造成巨大的種新危害，這些環保問題的型儲產生在很大程度上與人類大量使用化石能源有關。同時，氫容器由于能源消耗量的種新迅猛增加，化石能源將不能滿足經濟高速發展的型儲需求，需要開發新的氫容器能源。在我國開發清潔的種新新能源體系更具有重要意義。 氫可以地球上近于無限的型儲水為原料來制備，其燃燒產物也是氫容器水，具有零污染的優點，有望在石油時代末期成為一種主要的二次能源。氫能技術的發展，已在航天技術中得到了成功的應用。

氫是一種危險，易燃易爆的氣體，在使用中必須保證安全，因此，一種安全、高能量密度（包括體積能量密度和重量能量密度）、低成本、使用壽命長的氫儲、輸技術的應用需求已越來越迫切。

二、目前主要的儲氫方式 近年來研究較多的儲氫方式有：

（1）金屬氫化物儲氫；

（2）液化儲氫；

（3）吸附儲氫；

（4）壓縮儲氫。

2．1金屬氫化物儲氫

氫和氫化金屬之間可以進行可逆反應，當外界有熱量加給氫化物時，它就分解為氫化金屬并釋放出氫氣。用來儲氫的金屬大多是由多種元素構成的合金，目前世界上研究成功的合金大致分為：

（1）稀土鑭鎳，每公斤鑭鎳合金可儲氫153L；

（2）鐵鈦合金，儲氫量大，價格低月在常溫常壓下釋放氫；

（3）鎂系合金，是吸氫量最大的元素，但需要在287℃條件下才能釋放氫，而且吸收氫十分緩慢；

（4）釩、鈮、鉛等多元素系，這些金屬本身是稀貴金屬，因此只適用于某些特殊場合。 與其它儲氫方式相比，金屬氫化物儲氫具有壓力平穩，充氫簡單、方便、安全等優點，單位體積貯氫的密度，是相同溫度、壓力條件下氣態氫的1000倍。該儲氫方式存在的問題為在大規模應用中如何提高儲氫材料的儲氫量和降低材料成本，節約貴重金屬。國際能源機構確定的未來新型儲素材料的標準為儲氫量應大于5Wt％，并且能在溫和條件下吸放氫。根據這一標準，目前的儲氫合金大多尚不能滿足這一性能要求。

2.2液化儲氫

將氫氣冷卻到-253℃時氫氣即可液化。液氫儲存方式的質量能量密度最大，是一種輕巧緊湊的方式。但氫氣液化成本高，能量損失大（氫液化所需能量為液化氫燃燒產熱額的30％），且存在蒸發損失。液氫貯存工藝首先用于宇航中，但需要極好的絕熱裝置來隔熱，才能防止液態氫不會沸騰汽化，導致液體貯存箱非常龐大。

2.3吸附儲氫

C.CarPetis和W.Peschka是首先提出在低溫條件下氫氣能夠在活性炭中吸附儲存的兩位學者。他們提出可以考慮將低溫吸附劉運用到大型氫氣儲存中，并研究得到了在溫度為-195℃和-208℃，壓力為0－4．15MPa時，氫在多種活性炭上的吸附等溫線：壓力為4．2MPa時，氫氣在活性炭上的吸附容量分別可以達到 6．8wt％和 8．2wt％在果等溫膨脹到0．2MPa，則吸附容量為4．2wt％和5．2wt％。在一個最近的研究中，Hynek在27℃和-83℃條件下測試了一系列吸附劑，如活性炭、碳黑、碳氣凝膠以及碳分子篩等。測試結果為：在0－20MPa壓力范圍內，隨著壓力的增大，吸附劑的儲氫量只有少量的增加。 目前吸附儲氫材料研究的熱點是碳納米材料。由于碳納米材料中獨特的晶格排列結構，其儲氫數量大大的高過了傳統的吸附儲氫材料。碳納米管產生一些帶有斜口形狀的層板，層間距為0．337um，而分子氫氣的動力學直徑為0．289um，所以碳納米管能用來吸附氫氣。另外，由于這些層板之間的氫的結合是不牢固的，壓力降低時能夠通過膨脹來釋放氫氣。1998年，清華大學開始了儲氫材料領域的研究，試驗發現：在常溫下，碳納米管吸氫速度很快，可在3－4個小時內完成，放氫可以在0．5－1小時內就可完成，儲氫能力達到了9．9Wt%。但是碳納米管用作商業儲氫材料還有一段距離，批量生產碳納米管的技術尚不成熟，且價格昂貴，還需在儲氫機理、結構控制和化學改性方面做更深人的研究。

2.4壓縮儲氫

壓縮儲氫方式是將氫氣以氣態形式壓縮儲存于高壓容器中，可在常溫下使用。目前壓縮儲氫方式所采用的壓力一般不超過35MPa，但”氫動3號”氫燃料電池動力轎車上所安裝的儲氫罐儲氫壓力高達 70MPa。三、壓縮路方式的優、缺點 與金屬化合物儲氫、液化儲氫和吸附儲氫方式相比，壓縮儲氫是一種應用廣泛、簡便易行的儲氫方式，而且壓縮儲氫方式成本低，充放氣速度快，充放氣在常溫下就可進行。 豐田FCHV-4型燃料電池車采用4個高壓儲罐，每個高壓儲罐的容積為34L，壓力為25MPa，重量100Kg左右，與采用吸附氫氣的方式相比，總重量減輕2/3，氫氣燃料的充氣時間只需7－8分鐘。 壓縮儲氫方式的缺點為能量密度低，當提高容器內氫氣壓力時，需要消耗較多的壓縮功，而且存在氫氣易泄漏和容器爆破等不安全因素。 為汽車提供動力是氫能的一個重要應用領域。假定

（1）轎車的油耗為5升/100公里，續駛里程為 400公里，則需消耗汽油15Kg；

（2）質子交換膜燃料電池的氫氣利用率為100％，行駛400公里需要3．54Kg氫氣。采用金屬化合物儲氫方式，合金的儲氫能力為2Wt％；吸附儲氫方式，碳納米管的儲氫能力按8Wt%，碳納米管的填裝比重為0．85；壓縮儲氫方式，氫氣壓力為30MPa。