第一節(jié) 產(chǎn)品定義、性能及應(yīng)用特點(diǎn)

一、產(chǎn)品定義

儲(chǔ)氫材料是一類能可逆地吸收和釋放氫氣的材料。某些過(guò)渡金屬、合金或金屬互化物在一定的溫度和壓力條件下能大量吸收或釋放氫氣，可作為儲(chǔ)氫材料。最有希望獲實(shí)際應(yīng)用的是LaNi5和FeTi，形成固體氫化物L(fēng)aNi5H6和FeTiH1.95后，單位體積的氫儲(chǔ)量可達(dá)88和101.2千克/米3，高于液氫的70.6千克/米3。一般是本身重量的1.3%~1.7%，相當(dāng)于本身體積的1000倍以上（金屬鈀Pd吸氫能高達(dá)本身體積2800倍，但因物稀價(jià)昂，一般只用于制超純氫而不用作儲(chǔ)氫材料）。因儲(chǔ)氫材料在吸氫和放氫時(shí)有熱效應(yīng)和能量交換，這類材料也能儲(chǔ)存熱能或其他能量，所以也稱為儲(chǔ)能材料或能量轉(zhuǎn)換材料。

二、分類、性能

儲(chǔ)氫材料按氫結(jié)合的方式可分為化學(xué)儲(chǔ)氫(如儲(chǔ)氫合金、配位氫化物、氨基化合物、有機(jī)液體等)和物理儲(chǔ)氫(如碳基材料、金屬有機(jī)框架材料(MOF)等)．

1、化學(xué)吸附

目前應(yīng)用最多的儲(chǔ)氫材料是合金。在二元金屬氫化物中，兩個(gè)氫原子的最小距離僅為0.21nm，因此合金往往能提供很高的單位體積儲(chǔ)氫容量。然而，由于金屬原子的質(zhì)量相對(duì)比較大，合金的單位重量?jī)?chǔ)氫容量一般都很低。為此，人們又開(kāi)發(fā)了輕金屬的復(fù)合氫化物，如硼氫化物、鋁氫化物等。這類物質(zhì)中氫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)都很高，很有發(fā)展?jié)摿Α?/p>

化學(xué)吸附材料中最有名的要數(shù)LaNi5，它是鎳氫電池的負(fù)極材料。

1）金屬氫化物及合金

許多金屬和合金都有可逆吸收大量氫氣的能力。氫氣與金屬或合金反應(yīng)形成氫化物的熱力學(xué)可以用壓力-組成等溫線來(lái)描述。主體金屬先以固溶體形式溶解一些氫（α相）。當(dāng)壓力及金屬中原子氫的濃度增大時(shí)，局部氫原子之間的相互作用變得顯著，此時(shí)就能觀察到氫化物β相的成核與生長(zhǎng)。兩相共存時(shí)，等溫線出現(xiàn)一段平臺(tái)期，其長(zhǎng)度決定了在較小壓力變化下有多少H2能夠被可逆地儲(chǔ)存。在純β相中，隨濃度增加，H2的壓力陡然上升。在更高的H2壓力下，會(huì)有另外的平臺(tái)期和氫化物相形成。兩相共存區(qū)域終止于臨界溫度（TC），在此溫度之上相變沒(méi)有平臺(tái)期。

LaNi5的數(shù)據(jù)

由van’t Hoff等溫式：，平臺(tái)壓力或平衡壓力peq強(qiáng)烈地依賴于溫度，而且與焓變和熵變分別相關(guān)。熵變主要是由于氣態(tài)氫分子數(shù)的變化而產(chǎn)生，目前 研究 中的所有金屬-氫系統(tǒng)，其吸氫熵變都大約為130J K-1 mol-1（脫氫熵變）。而焓變項(xiàng)表征了金屬-氫鍵的穩(wěn)定性。要在300K使平衡壓力達(dá)到1bar，ΔH應(yīng)達(dá)到19.6kJ molH-1（脫氫焓變）。金屬氫化物體系的工作溫度由熱力學(xué)平衡壓力和整個(gè)反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)決定。

氫在填入主體金屬的晶格后以原子形式存在，如下圖所示。在吸附氫氣過(guò)程中，晶格會(huì)有所增大，并部分失掉其高度對(duì)稱性。未膨脹的α相及各向異性膨脹的β相共存能導(dǎo)致晶格缺陷和內(nèi)部變形，并使主體金屬變得極其脆弱而最終碎裂。氫原子在它們的平衡位置附近振動(dòng)，進(jìn)行短距離的移動(dòng)和長(zhǎng)距離的擴(kuò)散。

主體金屬填入氫后晶格

金屬氫化物及合金一般在吸氫時(shí)顯為放熱反應(yīng)，脫氫時(shí)顯為吸熱反應(yīng)。如LaNi5的吸放氫反應(yīng)：

壓力稍高而溫度低時(shí)此材料可以吸收氫，而當(dāng)壓力降低或溫度升高時(shí)氫又可釋放出來(lái)，這就實(shí)現(xiàn)了反復(fù)吸放氫的過(guò)程。但對(duì)放氫過(guò)程（吸熱反應(yīng)）來(lái)說(shuō)，為了使反應(yīng)進(jìn)行，必須補(bǔ)充必要的能量，否則反應(yīng)會(huì)因溫度降低而停止。這是一個(gè)亟待解決的問(wèn)題。

許多金屬元素都能形成氫化物，如PdH0.6，稀土REH2、REH3和MgH2，卻沒(méi)有一種能符合汽車(chē)儲(chǔ)氫的要求（1-10bar，0-100℃，焓變介于15和24 kJ molH-1之間）。實(shí)際上，單一金屬的氫化物因其高的熱力學(xué)穩(wěn)定性而很難在儲(chǔ)氫方面有所建樹(shù)。金屬互化物氫氣吸附的發(fā)現(xiàn)給了人們希望，并刺激了世界范圍內(nèi)對(duì)該領(lǐng)域的 研究 。

（1）LaNi5、過(guò)渡金屬儲(chǔ)氫合金

合金LaNi5表現(xiàn)出許多優(yōu)秀的特性，比如其吸附快而可逆、室溫下平臺(tái)溫度為幾bar以及良好的循環(huán)壽命。2bar時(shí)LaNi5H6.5的單位體積儲(chǔ)氫密度（晶體）等于1800bar下氣態(tài)分子氫的密度；有利的是，所有的氫都可在2bar下脫附。實(shí)際應(yīng)用中儲(chǔ)氫密度因?yàn)椴糠諰aNi5粉末的聚集而有所減少，但仍高于液態(tài)氫的密度。金屬互化物允許人們安全地操作氫燃料。但是，由于鑭和鎳都是較重的元素，LaNi5H6.5中氫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)只有不到2%。該物質(zhì)很適合可充電金屬氫化物電極的電化學(xué)儲(chǔ)氫，容量可達(dá)330mA h g-1。每年生產(chǎn)和銷售的AB5型金屬氫化物電池超過(guò)十億個(gè)。

然而，這對(duì)于車(chē)用氫燃料來(lái)說(shuō)還是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。我們至少需要達(dá)到4-5 wt.%，以接近DOE的目標(biāo)。氫質(zhì)量密度低是所有已知金屬氫化物在室溫附近工作時(shí)的普遍缺陷。當(dāng)然，我們了解到，許多金屬互化物能夠形成質(zhì)量分?jǐn)?shù)高達(dá)9%（如Li3Be2H7）以及每金屬原子多達(dá)4.5個(gè)H原子（如BaReH9）的氫化物，但是他們?cè)谒蟮臏囟群蛪毫Ψ秶鷥?nèi)可逆性很差。

此外，儲(chǔ)氫合金還存在易中毒的缺點(diǎn)，這會(huì)影響它的使用壽命。

目前開(kāi)發(fā)出的類似的過(guò)渡金屬儲(chǔ)氫合金還有鈦-鐵系合金（如TiFe）和鈦-鋯系合金等。

（2）鎂系儲(chǔ)氫合金

要實(shí)現(xiàn)更高的儲(chǔ)氫質(zhì)量密度，只能靠鈣、鎂這樣的輕金屬。鎂系儲(chǔ)氫合金是一個(gè)大的 研究 方向：Mg2Ni可以形成三元?dú)浠颩g2NiH4，其中含有氫3.6 wt.%，單位體積容量高達(dá)150kgH2 m-3。氫化物的形成很迅速，主要是由于鎳的存在催化了分子氫的解離，但相較于單質(zhì)鎂，合金在熱力學(xué)上并沒(méi)有大的改進(jìn)：平衡氫壓為1bar時(shí)工作溫度為280℃（金屬鎂300℃），這是它存在的最大問(wèn)題。合金Mg2Cu、Mg17La2、MgAl以及其他一些已知的Mg的金屬互化物及合金，很容易與氫反應(yīng)并分解為MgH2和其他化合物。如Mg2Cu+H2分解為MgH2+MgCu2，且反應(yīng)在高溫下可逆。鎂不能與鐵形成二元的金屬互化物，但在氫存在下合成穩(wěn)定得多的三元?dú)浠颩g2FeH6卻是可能的，它含有5.5 wt.%的H。

使用復(fù)合材料，把兩種成分的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來(lái)克服其缺點(diǎn)，也是一種改善材料性能的途徑。例如，與石墨一起球磨過(guò)或摻雜了氫化物的金屬鎂吸放氫速率都較快。顯而易見(jiàn)，復(fù)合材料的儲(chǔ)氫容量介于各成分之間。

另外，通過(guò)球磨方法制備出的納米顆粒合金往往能表現(xiàn)出更好的性能。比如球磨法制備的LaNi5，其氫化反應(yīng)的速率有一定程度的加快。

球磨法制備LaNi5

2）復(fù)合氫化物

復(fù)合氫化物是一類無(wú)機(jī)類鹽化合物，其中陰離子為[BH4]-、[AlH4]-，輕金屬陽(yáng)離子（Li+、Na+等）存在以保持電中性。硼和鋁的復(fù)合氫化物M[BH4]以及M[AlH4]或許是迄今為止最有前途的儲(chǔ)氫材料，它們?cè)诳赡嫖鼩浞矫姹憩F(xiàn)得很出色，基本達(dá)到了美國(guó)能源局的目標(biāo)。其純物質(zhì)在熱力學(xué)上相當(dāng)穩(wěn)定，僅在高溫時(shí)分解，溫度甚至超過(guò)了熔點(diǎn)。他們最主要的優(yōu)勢(shì)在于，材料中氫的質(zhì)量百分比很高，如LiBH4中含氫量可以高達(dá)18 wt.%。它們與前述金屬氫化物的區(qū)別在于，氫在開(kāi)始時(shí)是存在于化合物中的，并非通過(guò)化學(xué)吸附進(jìn)入體系；它們是離子化合物，釋放氫的機(jī)理與合金不同。更重要的是，人們?cè)趯?duì)該類物質(zhì)的 研究 中發(fā)現(xiàn)，將物質(zhì)顆?？s小到納米尺度以及摻入雜質(zhì)粒子都能顯著改進(jìn)材料的性能，這為今后的研發(fā)工作指引了方向。

（1）鋁氫化物

鋁氫化物被認(rèn)為是潛在的儲(chǔ)氫材料，其中含有配離子[AlH4]-或[AlH6]3-。若干種含有輕陽(yáng)離子的鋁氫化物已被作為儲(chǔ)氫材料 研究 。其中NaAlH4被 研究 得最多，也被認(rèn)為是最有前途的一種，因?yàn)樗鼩浜扛摺崃W(xué)性質(zhì)優(yōu)良。NaAlH4在高溫下的熱分解分為兩步，最終得到NaH、Al和H2。456K下純NaAlH4晶體開(kāi)始熔化，513K附近熔鹽分解生成Na3AlH6和金屬鋁，573K以上Na3AlH6分解產(chǎn)生兩固相NaH、Al的混合物。理論上第一步可以產(chǎn)生3.7 wt.%的H2，第二步產(chǎn)生的H2提高到5.5 wt.%：

兩步分解都是可逆的。NaH分解為Na和氫則需要更高的溫度（723K以上），不適合實(shí)際應(yīng)用。

材料經(jīng)過(guò)球磨之后，分解的溫度降低至NaAlH4的熔點(diǎn)以下，這可能是因?yàn)榉磻?yīng)活化能的降低。目前尚沒(méi)有對(duì)該現(xiàn)象機(jī)理的 研究 。顆粒的大小對(duì)于這種材料的動(dòng)力學(xué)性能影響很大，納米顆粒級(jí)NaAlH4的儲(chǔ)氫性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于未經(jīng)特殊處理的NaAlH4。

另一個(gè)對(duì)性能有較大影響的因素是雜質(zhì)。在NaAlH4中摻入某些雜質(zhì)可以有效降低分解溫度。Bogdanovic等人的 研究 表明，當(dāng)摻入其他金屬陽(yáng)離子如Ti3+、Ti4+、Zr4+、Fe3+時(shí)，分解反應(yīng)的前兩步加快，分解溫度也顯著下降。X射線衍射 分析 （XRD）和固態(tài)NMR光譜表明，產(chǎn)物中比較多的相有NaAlH4、Na3AlH6、Al和NaH。其中也發(fā)現(xiàn)了一些未認(rèn)定的相的痕跡，其中的一種被猜測(cè)是Al-Ti合金。最近Bogdanovic等人又報(bào)道，在鋁氫化鈉中摻雜TiN納米微?？梢悦黠@地降低分解所需溫度以及實(shí)際應(yīng)用中氫化所需的時(shí)間，放出的氫氣量還相當(dāng)?shù)亟咏碚摌O限值。

（2）LiBH4

LiBH4的含氫量高達(dá)18 wt.%。 研究 人員通過(guò)熱 分析 猜測(cè)其分解的機(jī)理。熱 分析 表明LiBH4主要有三個(gè)分解峰。第一個(gè)峰出現(xiàn)在100℃附近，伴隨著從正交到多晶的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變和少量氫（0.3 wt.%）的逸出，不太明顯。270℃可觀察到物質(zhì)的熔化，沒(méi)有氫逸出。在320℃第一個(gè)顯著的脫氫峰出現(xiàn)，放出1.0 wt.%的氫。第二個(gè)顯著的峰在400℃附近開(kāi)始，在500℃達(dá)到最大。到600℃時(shí)，放出氫氣的總量是9 wt.%，精確地等于開(kāi)始時(shí)化合物含氫量的一半，這時(shí)的產(chǎn)物有形式上的組成“LiBH2”。

將LiBH4和SiO2粉混合在一起（重量比25:75）能降低脫氫的溫度，釋放出氫氣的量在400℃以下就可達(dá)到9 wt.%，在更高溫度則能達(dá)到13.5 wt.%的最大值：

在其熱分解圖譜中也發(fā)現(xiàn)三個(gè)脫氫峰。SiO2粉催化LiBH4的分解反應(yīng)，并降低全部三個(gè)脫氫峰的溫度。在分解產(chǎn)物中共有4.5 wt.%的氫以LiH形式存在。圖表示了加SiO2和未加SiO2時(shí)LiBH4的熱分解曲線。

加SiO2和未加SiO2時(shí)LiBH4的熱分解曲線

（3）NaBH4

硼氫化物的水溶液能以可控的方式安全地釋放氣態(tài)氫，它代表了固相體系的另一種利用方式。水溶液中硼氫化物的自發(fā)水解一般可以通過(guò)加入NaOH加以抑制，這些溶液在催化劑如Ru或Ni的存在下可以有效地釋放出氫氣。理論上NaBH4水溶液能產(chǎn)生7.3 wt.%的氫氣。在40℃，10 wt.% NaOH溶液中釋氫量最高能達(dá)到6.5 wt.%。從堿性NaBH4水溶液中產(chǎn)生氫氣有很多吸引人的優(yōu)點(diǎn)，比如：

NaBH4溶液可在空氣中穩(wěn)定達(dá)數(shù)月；

氫氣的產(chǎn)生僅在指定的催化劑存在下發(fā)生，甚至在0℃也可以進(jìn)行；

氣流中的除H2以外其他物質(zhì)是水蒸氣及其他可回收的產(chǎn)物；

可以對(duì)氫氣的產(chǎn)生速率方便地加以控制；

單位體積和單位重量的儲(chǔ)氫容量很高。

以上各點(diǎn)說(shuō)明，從商業(yè)觀點(diǎn)來(lái)看，硼氫化物水溶液是一種很有前途的高密度氫源。因其具有比氣罐中的壓縮氫氣高得多的單位體積氫密度，雖然硼氫化鈉的產(chǎn)氫過(guò)程不可逆并且產(chǎn)生含硼廢物，但它對(duì)于一次性使用來(lái)說(shuō)還是上佳的選擇。

2）物理吸附

物理吸附主要是靠材料表面與分子氫之間的范德華力完成的，不發(fā)生氫分子的解離。因?yàn)闅浞肿又缓瑑蓚€(gè)電子且是最小的分子之一，很難被極化，所以材料與氫分子的相互作用很弱，在室溫及更高溫度下氫氣很容易脫附，但是，如果材料有很大的比表面，還是可以表現(xiàn)出較好儲(chǔ)氫性能的。為增大其表面積，人們傾向于將其顆?？s小至納米尺度。利用微孔材料包藏氫分子則是另一種儲(chǔ)氫方法，正在 研究 之中。

該 研究 領(lǐng)域中比較重要的物質(zhì)有納米材料、沸石、金屬有機(jī)骨架化合物等。這些化合物很有潛力，但到目前為止它們的性能與我們?cè)O(shè)定的目標(biāo)仍相差甚遠(yuǎn)，進(jìn)入應(yīng)用領(lǐng)域尚需時(shí)日。

(1) 納米材料

對(duì)納米材料的 研究 開(kāi)始于20世紀(jì)90年代，發(fā)展至今不過(guò)十幾年的時(shí)間，仍缺乏系統(tǒng)的理論支持。納米材料儲(chǔ)氫中被 研究 最多的是納米碳材料，它主要包括納米石墨纖維（GNF）、多壁碳納米管（MWNT）、單壁碳納米管（SWNT）。

1998年曾有人報(bào)道，他們用納米石墨纖維實(shí)現(xiàn)了高達(dá)67 wt.%的儲(chǔ)氫容量。然而這種超乎尋常的儲(chǔ)氫能力并不為理論所支持，如此高的數(shù)值在其后的實(shí)驗(yàn)中再也沒(méi)有出現(xiàn)過(guò)，因此該報(bào)道的真實(shí)性受到了很大質(zhì)疑。

納米碳材料具有很高的比表面，與氫氣接觸的界面很大。其中，納米石墨碳的比表面與其儲(chǔ)氫容量幾乎成正比關(guān)系：在77K（液氮溫度）下，比表面每增大1000m2g-1，儲(chǔ)氫容量就增加1.5 wt.%，如圖（圓點(diǎn)表示碳納米管樣品，三角形表示其它納米碳樣品）。用球磨等方法對(duì)其進(jìn)行處理可以提高其性能，如在1MPa氫氣氛中球磨80h的納米石墨可以吸附7.4 wt.%的氫，600K以上有八成的氫解吸附。碳納米管具有空腔，吸附的氫分子既可以處于管外壁，也可以進(jìn)入空腔，因此碳納米管可以表現(xiàn)更佳的性能，其吸附氫的密度與-253℃下液態(tài)氫的密度差不多。實(shí)驗(yàn)證明，碳納米管的儲(chǔ)氫能力與管徑相關(guān)。

納米石墨碳的比表面與其儲(chǔ)氫容量成正比

然而，碳納米管儲(chǔ)氫性能的 研究 中有很多的爭(zhēng)論出現(xiàn)，不同文獻(xiàn)的數(shù)據(jù)間有一定差別。這些爭(zhēng)論在很大程度上是由 研究 所使用的碳材料性質(zhì)不均引起的，碳納米管有的封閉、有的開(kāi)口；有的是單壁、有的是多壁，而且半徑和長(zhǎng)度也各不相同。這給 研究 造成了一定障礙。

研究 不同特征的納米碳材料與氫分子之間的相互作用是一件有趣而富有挑戰(zhàn)性的工作。但就目前的 研究 來(lái)看，在它們中間能否產(chǎn)生可以付諸應(yīng)用的儲(chǔ)氫材料仍是一個(gè)很大的問(wèn)號(hào)。

除了納米碳，還有一些無(wú)碳納米材料也在 研究 之中，比如氮化硼納米管（圖7）、二硫化鈦納米管以及二硫化鉬納米管等。其中某些材料對(duì)氫的吸附既包含物理作用也包含化學(xué)作用。

(2) 沸石

沸石對(duì)氣體的可逆吸附廣為人知，但很少有人關(guān)注它在儲(chǔ)氫方面的應(yīng)用。NaA或NaX型沸石每克含3.58×1020個(gè)沸石籠，方鈉石則含1.41×1021個(gè)。不同材料每籠包含H2分子數(shù)在0.1和0.25之間。在573K，氫壓10MPa條件下，方鈉石儲(chǔ)氫能力最強(qiáng)，達(dá)到9.2 cm3/g（0.082 wt.%），此數(shù)據(jù)說(shuō)明被H2占據(jù)的籠只有1/4或1/5，原因未知。如果每個(gè)籠被一個(gè)氫氣分子占據(jù)，則方鈉石的理論最大儲(chǔ)氫容量為54 cm3/g（0.48 wt.%）。

如上所述，沸石在常溫附近的儲(chǔ)氫容量實(shí)在少得可憐（0.082 wt.%），距離我們6.5 wt.%的目標(biāo)相差甚遠(yuǎn)，而且潛力甚微。沸石材料儲(chǔ)氫容量的限制因素在于其骨架相對(duì)較大的質(zhì)量，該結(jié)構(gòu)包含了大量的Si、Al、O以及重的陽(yáng)離子。另外，許多材料的空穴直徑對(duì)于氫分子來(lái)說(shuō)過(guò)大，對(duì)儲(chǔ)氫不利。以上的事實(shí)表明，它們不太適合應(yīng)用于氫氣儲(chǔ)存領(lǐng)域。然而，類似結(jié)構(gòu)化合物的 研究 仍是一個(gè)熱點(diǎn)，比如下文提到的MOF。

(3) 金屬有機(jī)骨架化合物

金屬有機(jī)骨架（Metal-Organic Framework, MOF）是一類有趣的化合物，它們?cè)?7K下有儲(chǔ)氫能力，室溫下可以在低于20bar條件下吸氫。這些材料是具金屬節(jié)點(diǎn)、有機(jī)連接體骨架的晶體，擁有規(guī)則大小的空腔及內(nèi)部結(jié)構(gòu)。這項(xiàng) 研究 引起人們特別的興趣，因?yàn)榇蠖鄶?shù)由金屬氧化物（沸石等）組成的微孔骨架結(jié)構(gòu)材料的儲(chǔ)氫能力都不佳。此物的出現(xiàn)讓人們重新審視微孔骨架物質(zhì)的潛力。材料MOF-5（圖8左）在77K及溫和壓力下，有1.3 wt.%的吸氫能力，其中無(wú)機(jī)原子團(tuán)[OZn4]6+靠原子團(tuán)[O2C-C6H4-CO2]2-（對(duì)苯二甲酸根，BDC）互相連接形成多孔的立方骨架。在室溫、20bar壓力下它只吸收1 wt.%的氫氣，但儲(chǔ)氫容量隨壓力升高而增大。

MOF-5及相關(guān)化合物的結(jié)構(gòu)樣式對(duì)于氣體吸附來(lái)說(shuō)很理想，因?yàn)槠渲羞B接部分彼此獨(dú)立，允許氣體分子從任意方向進(jìn)入。MOF-5及其衍生物的腳手架式的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)導(dǎo)致其具有極高的比表面（2500-3000 m2 g-1）。

由左至右分別為MOF-5, IRMOF-6, IRMOF-8

其它類似的結(jié)構(gòu)中，IRMOF-6（以苯并環(huán)丁烷連接，上圖中）和IRMOF-8（以萘連接，上圖右）在室溫、20bar壓力下的載氫能力大約分別是MOF-5的兩倍和四倍。室溫下這些結(jié)構(gòu)的儲(chǔ)氫能力與低溫下的碳納米管相近。

在不同的MOF化合物中，無(wú)機(jī)的金屬基團(tuán)一般都是[OZn4]6+四面體，不同的只是連接各四面體的多元有機(jī)酸分子。用直線結(jié)構(gòu)的二元羧酸（如對(duì)苯二甲酸）連接，可以得到立方體形狀的空穴；如果用平面三角結(jié)構(gòu)的三元羧酸，就可以得到八面體形狀的空穴。不同連接體造成空穴的直徑也不等。在較大的空穴中加入金屬原子或C60等物質(zhì)填充，可以引入不同的作用力，這對(duì)于儲(chǔ)氫可能會(huì)有幫助。

MOF之間的結(jié)構(gòu)差異基本上由連接體決定，于是人們只通過(guò)替換有機(jī)酸分子就可以隨心所欲地生產(chǎn)出各種孔徑的微孔材料，這對(duì)于優(yōu)化微孔材料的儲(chǔ)氫性能是一個(gè)莫大的便利。

第二節(jié) 發(fā)展歷程

世界上最早發(fā)現(xiàn)的是金屬鈀，1體積鈀能溶解幾百體積的氫氣，但鈀很貴，缺少實(shí)用價(jià)值。20世紀(jì)70年代以后，由于對(duì)氫能源的 研究 和開(kāi)發(fā)日趨重要，首先要解決氫氣的安全貯存和運(yùn)輸問(wèn)題，儲(chǔ)氫材料范圍日益擴(kuò)展至過(guò)渡金屬的合金。如鑭鎳金屬間化合物就具有可逆吸收和釋放氫氣的性質(zhì)：每克鑭鎳合金能貯存0.157升氫氣，略為加熱，就可以使氫氣重新釋放出來(lái)。LaNi5是鎳基合金，鐵基合金可用作儲(chǔ)氫材料的有TiFe，每克TiFe能吸收貯存0.18升氫氣。其他還有鎂基合金，如Mg2Cu、Mg2Ni等，都較便宜。

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