的平衡压，此时氢浓度即为在相应温度时金属氢化物的有效氢容量[10]。很明显，氢化 物平衡压力与有效氢容量恰恰相反。反应从 A 点至 B 点，α相减少，β相增加，当反 应超过 B 点时，生成β相固溶体，在 B 点以后，还可能出现γ相与一个新的台阶。

金属合金吸收氢气，当氢溶解在金属中生成全新的间隙型化合物。由图 2-1 可知，

1

氢气的溶解浓度正比于其平衡氢压的平方根： 2 [H]M

2

。根据 Gibbs 相律，可知

在特定的氢压 PH2 条件下，进行反应 MHx ，MHy ( y》z )氢化物与相固溶相的产生化学反应：

(y-x)/y 为储氢材料效率。储氢合金吸附氢气，向外界释放热量并生成产物—金属氢化 物。根据上面,可得储氢罐中温压的函数关系:

lnPH2 = ΔH0  ΔS0

△H0为吸氢反应的热焓，△

S0为吸氢反应中的熵变，

T为绝对温度，

R为气体常数    。在

较大的温度领域内，两者呈现出规范的一次函数关系；据下图可以求出△H0 和△S0 的值。

图 2-1 合金储氢 PCT 曲线(a)和 Van’tHoff 曲线(b)

储氢合金能够可逆的吸收和释放放多量的氢气。从微观的角度上来看，储氢合金 将氢原子存储在起来，存储形式—氢化物。当氢原子经过扩散、相变、化舍等过程会

被再次解析出来，解析氢气这一过程受到反应速度与热效应的严重制约。金属氢化物 储氢危险性较小、安全程度高且不易爆炸。有以下几点优点：⑴常温下可以进行氢化 反应；⑵氢化反应中温度曲线较为宽且平坦；⑶良好的抗氧化性能；⑷易活化；⑸成 本低。文献综述

现在已发现一些储氢合金的储氢量是液态储氢量的两倍左右，某些储氢合金的储

氢密度可达到氢气处于标准状态下的一千倍。可以利用金属氢化物储氢，储氢合金不 仅可以压缩氢气，甚至还可以提纯氢气，实验中发现经历一次可逆的吸放氢，就能够 提纯四个九的氢到六个九的氢。到目前为止，已经投入使用储氢材料：钛系、稀土系、 镁系和 Laves 相系四大系列[11]。

由下表 2-1 和表 2-2 可知，因为金属氢化物储存氢原子，金属氢化物储氢安全性 能较高且储氢容量较大。但该技术仍然存在两个突出问题：⑴金属氢化物储氢成本偏 高；⑵质量储氢密度偏低。

表 2-1 不同储氢形式的质量储氢密度及体积储氢密度

状态 体积储氢密度( 以

氢原子质量储氢个 质量储氢密度/%

数计)/(个。 cm-3)

气态（标准状态的气态氢） 5。4×1019 100

液态（20k 条件下定的液态氢） 4。2×1022 100

固态（4k 条件下的固态氢） 5。8×1022 100

金属储氢 MgH2 6。6×1022 7。66

（金属氢化物） TiH2 9。1×1022 4。04

LaNi5H6。1 7。6×1022 1。58