貯氫材料

　　在一定的溫度和氫氣壓力下，能多次吸收、貯存和釋放氫的材料，是20世紀60年代末期發展起來的功能材料。貯氫材料由易與氫起作用的金屬、合金，主要由金屬間化合物（見中間相）製成。有些金屬間化合物貯氫材料（俗稱氫海綿）的貯氫量比液態氫還大，幾種貯氫物的貯氫能力(每立方釐米中的氫原子數×10²²)為：

貯氫材料的貯氫能力

　　貯氫材料因在吸氫和放氫過程中有熱效應，所以也可貯熱，通過能量轉換也可貯存其他能量，因而又稱貯能材料（energy storage materials）或能量轉換材料(energyconversion materials)。貯氫材料主要制作貯氫器，回收廢氫，分離和凈化氫氣。貯氫材料（如金屬釩、鈦鎳合金）在核工業中可用於分離和貯存同位素氘、氚。貯氫材料用來制作空調機、熱壓縮機、熱泵等設備以及用來回收熱能和利用太陽能等都在研究中。

　　貯氫材料在首次吸氫前必須進行活化以清除材料表面的雜質。通常采用抽真空或加熱(100～300℃)。抽真空後，在一定的溫度和氫氣壓力下，貯氫材料即可貯氫。元素氫一般貯存於金屬間化合物的原子間隙位置中。例如鈦鐵金屬間化合物貯氫材料是典型的體心立方氯化銫結構。氫主要貯存在其八面體間隙位置中（見圖）。

　　具有實用價值的貯氫材料，除要求貯氫量大（一般為本身重量的1.3～1.7％）外，還要求吸氫和放氫性能好，使用性能穩定，抗毒性和重復性好，容易活化和再生，粉化率低，價格便宜等。已投入小批量生產的貯氫材料主要有鑭鎳金屬間化合物，鈦鐵金屬間化合物和鎂鎳（銅）金屬間化合物。金屬鈀雖然有很強的吸氫性（吸收的氫氣可達其本身體積的2800倍），但因價格昂貴，隻用於制作透氫材料，以制取超純氫，而未能用於貯氫。

　　鑭鎳類貯氫材料　1970年范菲赫特(J.H.N.VanVuc-ht)和克伊佩爾斯(F.A.Kuijpers)研究瞭鑭鎳金屬間化合物(LaNi₅)貯氫材料，其貯氫量為其本身重量的1.4％。它的優點為：室溫下即可活化、吸氫和放氫，貯氫時要求的氫氣壓力低（1～5大氣壓），放氫時性能穩定，抗毒性好。這種材料已用於制作氣相色譜分析儀和氫原子鐘的氫源設備，以及各種要求安全和易於攜帶的氫源設備。用混合稀土(R)代替鑭可制成價格便宜的混合稀土鎳(RNi₅)貯氫材料。添加鋁、鐵等代替部分鎳可改進材料的貯氫和放氫性能。

　　鈦鐵類貯氫材料　1974年賴利(J.J.Reilly)發表瞭鈦鐵金屬間化合物貯氫性能的研究成果，其貯氫量可達材料自重的1.75％。純鈦鐵貯氫材料活化困難（要求氫氣壓力為30～50大氣壓，溫度為300～400℃），貯氫性能易受原氫中雜氣（O₂、CO、H₂O等）影響。在鈦鐵中加入錳等可以改善材料性能。這種鈦鐵貯氫材料可在室溫下活化、吸氫和放氫。這類材料原料來源豐富、成本低，制成的氫燃料貯存器已在汽車等方面試用。

　　鎂鎳（銅）類貯氫材料　是最早研究的貯氫材料。1966年美國人賴利、威斯沃爾(R.H.Wiswall)首先報道瞭MgCu和MgNi金屬間化合物作為可逆貯氫材料的研究結果，後又研究瞭Mg₂Ni材料。Mg₂Ni貯氫量最大，可達6％。雖然它的吸氫要求壓力為15～20大氣壓，較鈦鐵材料低，但放氫要求溫度高(250～300℃)，在一般情況下難於應用，發展不快。