从氢能的开发到现在为止，氢能的发展已到达了一定的水平，技术相对成熟 且应用领域也较为普及。其中对氢能一个重要应用是便是储氢合金——以金属氢 化物（Ni/MH）作为负极材料的二次电池[1]。

1。1 储氢合金的发展历史

在上个世纪 60 年代，Beck 与 Pelber 等人就率先提出了将氢与金属在一定条 件下合金化，创建了一系列理论基础，为储氢合金未来的发展铺开了道路[2]。1968 年，荷兰的 Philips 实验室偶然间发现了某些磁性材料有着吸放氢的可逆性能， 到了 1970 年他们成功地开发出了 LaNi5 储氢合金，引起了人们对储氢合金的研 究热潮[3]。1974 年，LaNi5 合金又被用于储氢合金电极的研究并研制出了以 LaNi5 作为负极材料的镍氢电池(Ni/MH)[4]。到了 1984 年，LaNi5 合金电极在循环稳定 性上的关键技术问题在荷兰实验室得到了解决取得了重大进展，使其在世界范围 内得到了普及。在各国研究人员的共同努力下，储氢合金正一步步的往高性能方面发展。它作为当代出现频率最高的功能材料之一，其开发与研究已经拥有许多 重大成果。论文网

1。2 储氢合金吸放氢原理

氢可以与众多的金属及合金在一定的温度和压力下进行合金化，利用产生的 金属氢化物从而将氢存储和固定[5]。同时这又是可逆反应，通过适当地调节温度 和压力就能将氢释放出来，形成循环。储氢合金最大的优势就是它可以存储大量 的氢元素，在相同温度以及压力条件下，单位体积内储氢合金的氢密度与气态氢 的密度相比是 1：1000 倍，等同于存储了 1000 个大气压的高压氢气。由于该反 应是可逆的，存储的氢可以循环充放，大大降低了制备成本，同时也方便运输。 储氢合金的缺点在于容易粉化，并且在金属或合金的表面经常形成氧化膜，同时 还吸附了一些气体杂质以及水分，这些杂质的影响不能忽视，会降低储氢的密度， 从而使储氢合金的性能大打折扣，而要去除这些杂质则必须对合金进行活化处 理，但是部分金属的活化过程非常困难，这就限制了储氢合金的实际应用。

大部分储氢合金都属于金属氢化物，是由某种吸氢元素或者与氢具有较强亲 和能力的元素 A（该元素是组成储氢合金的重要元素）和另一种不吸氢或者疏氢 元素 B 组成[6]。（B 元素起辅助作用，控制氢的吸收和释放双向反应）

以下是反应方程式：xM yH2 Mx H2 y

（M 为金属元素） [1。1]

在某一温度条件下，储氢合金通过吸收氢在不同阶段产生不同结构的相，整 个过程分为四步[7]：

1。先形成含氢固溶体，该固溶体为α相。

H2 [H] [1。2]

2。形成α相后继续吸氢，MHx 固溶相与氢发生反应后发生相变，产生金属氢 化物。反应方程式为

3。增加氢气压力，生成含氢更多的金属氢化物。

4。吸附氢的脱附：

MHad+e-+H2O→M+H2+OH- [1。4]

2MHad→H2+2M [1。5]

通过这个过程可得压力浓度等温线，以横轴代表固相中的氢与金属原子比， 纵轴为氢压，即 PCT 曲线。见图 1-1

图 1-1：PCT 曲线

当温度恒定，从一开始的零点处，随着氢气压力的提升，氢逐渐溶于金属 中，使得它的组合物变成 A，0A 段是氢化第一步，金属开始对氢进行吸收，和 氢反应后所产生的固溶体叫做α相。点 A 对应于达到金属溶解度极限的氢。曲线 在 A 点的位置时，产生的相称之为β相，这种相是由α固溶相与氢结合形成的； 随着氢浓度的不断上升，整体的压力不在发生改变，但是金属中的相依然在吸氢。 B 点的时候金属中的相已经由α相都变成β相。AB 段是氢吸收过程的第二个步骤， 这个区域中，α相与β相两个相是可以共溶的，氢的浓度继续上升到 B 点的时候， 残余的α相固溶体不再存在，所有相都被金属氢化物所取代。这段曲线平坦笔直， 被叫做着陆区，该区与之对应有个均衡压力保持不变称之为平台压。当所有相组 织转变为β相组成后，如果继续增加氢的浓度，则β相组成则会慢慢的向化学计量