1。2 常见储氢方法

目前关于氢的储存方法大致分为三种：加压气态储氢、低温液化储氢、化学 材料储氢。

高压气态压缩为氢存储的最常见和最直接的手段，氢气的释放直接通过减压 阀就可以实现，而且具有成本低，能快速充放气的优点，且该过程在常温下就能 操作进行。但氢气质量轻，难压缩，在高压下可以穿过容器壁，容易与金属容器 反应生成氢化物使之产生氢脆，所以该方法储氢需要重型耐压容器，并且会消耗 较大的氢压缩机功率，运输成本过高，运输和使用过程中有氢容易泄漏和容器可 能爆破等安全问题［2］。高压气态压缩的能量密度比较低，一个标准的商用 20 MPa高压压缩储氢钢瓶可储氢的重量仅为 1。0 %左右。尽管由于近年来轻质的新型碳纤维复合材料耐压储氢容器的开发，使其储氢压力可达 20-60 MPa，储氢量可达5-10 wt%，但仍远远无法满足氢能规模利用的需求。

低温液化储氢是在-526 K条件下将纯氢冷却使其液化，然后放入“低温储罐” 进行存储。该技术的体积能量密度较高，而且存储容器的体积小，适合有限存储 空间的运载场合，如车载电池领域。如果只从体积和质量考虑，液化储氢绝对是 一种非常理想的储氢方法，对于车载移动的燃料电池而言，其应用前景是非常具 有潜力的。但是，氢的液化过程十分困难，对能源的损耗很大，使得液化氢的成 本偏高，目前制取 1 L液氢的能量损耗为 11~12 kWh（相当于液氢质量能量的 30 %）；其次液态氢容易发生泄漏问题，不能长时间存储，所以不适合用于需要 间断性使用的场所［2］。为了避免或减少蒸发损失，储罐必须要能满足很高的绝热 要求，通常使用真空绝热双壁层的不锈钢容器，两层壁之间的空间除了保持真空 以绝热外，为了防止辐射还需放置薄铝箔［3］。由于液化氢的能耗高和液态氢的储 存和维护等方面的问题，现在只有少数几个汽车公司开发推出的燃料电池汽车有 采用这种储氢技术。

化学材料储氢是通过化学或物理吸附（adsorption）的方法把氢气储存在液 体或固体材料中，该方法的优点之一是氢气存储密度（包括体积和质量密度）较 高。常见的途径有三种：①与金属原子作用形成金属氢化物；②与有机分子形成 化学氢化物；③吸附于多孔材料（比如碳质材料或沸石材料等）里面。研究人员 普遍认为该存储方式既不需要低温也不需要施以高压，比高压气态压缩或者将液 态氢制成燃料电池远更为经济安全，且更加容易将其应用至实践中去。

储氢材料的研究主要可以概括为 3 大类：金属储氢材料（合金氢化物材料 和金属配位氢化物材料）、有机液态储氢材料、多孔吸附储氢材料。其中金属合 金和碳基材料储氢被认为最具有发展前景。衡量储氢材料性能的标准主要有 2 个：体积密度（kg·m-3）和储氢质量分数。另外，充放氢的可逆性、充放气速率 大小、使用寿命长短及是否可循环使用等都是衡量一种材料储氢性能的重要参数论文网

［4］。所以好的储氢材料要求在尽可能小的环境温度和压力下、以尽可能小而轻的

储存系统存储尽可能多的氢气，并要求系统能快速充/放氢、少能耗、安全性高、 使用寿命长。

1。3 储氢材料

储氢材料主要分两种，化学吸附储氢材料和物理吸附储氢材料。前者主要是 金属氢化物和复合氢化物等，如LiAlH4、LiBH4 和氨硼烷等，此类储氢材料的脱 氢条件较苛刻，使其应用受到一定程度的限制。后者则包括金属有机骨架(MOFs)、 共价有机骨架（COFs）、多孔芳香骨架（PAFs）和多孔碳材料（如碳纳米管、石 墨烯和活性炭）等。这类储氢材料除了具备超高比表面积和超高孔隙率外，还具 有良好的H2 充放动力学特性，虽然大部分类似多孔材料在冷冻温度下具有较高 储氢能力，但是在常温下其储氢能力急剧下降，在 298 K和 100 个大气压下，所