儲氫材料(hydrogen storage material)一類能可逆地吸收和釋放氫氣的材料。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，缺少實用價值。

氫氣是一種清潔能源，其能量密度高，可實現(xiàn)大規(guī)模儲存，易于實現(xiàn)氫/電/熱轉(zhuǎn)換，因此作為一種高效清潔的二次再生能源受到廣泛關注。氫能的開發(fā)利用主要包括氫的生產(chǎn)、應用、儲存及運輸這4個方面。氫的生產(chǎn)及應用技術已經(jīng)足夠成熟，但其儲存很不方便，因而人們需要考慮氫在儲存中的安全、高效和無泄漏損失。

氫氣的大量儲存問題成為制約氫能推廣的關鍵，氫能儲存問題的解決會影響到其他相關問題的解決。傳統(tǒng)的氫能儲存方式主要有3種，即氣態(tài)儲氫、液態(tài)儲氫和固態(tài)儲氫。

氣態(tài)儲氫技術通過高壓來實現(xiàn)氫氣的儲存，是將氫氣壓縮于高壓容器中，對高壓容器本身材質(zhì)有很高要求。氣態(tài)儲氫的關鍵是能否開發(fā)出性能良好且安全性高的儲氫容器。

液態(tài)儲氫技術是采用低溫技術將液化后的氫氣儲存在容器內(nèi)。該技術的優(yōu)點是儲氫量大、儲氫容器體積小、液氫體積密度高等，但存在液化過程能耗高、儲存容器對絕熱性能要求高導致成本高昂、有泄漏風險的安全隱患等缺點，目前難以實現(xiàn)大規(guī)模應用。

固體儲氫技術是通過物理或化學方式使氫氣與儲氫材料結(jié)合來實現(xiàn)氫氣的儲存，能有效改善氣態(tài)儲存及液態(tài)儲存方式的不足，優(yōu)點為儲氫密度大、安全性高且運輸方便。儲氫密度是相同溫度壓力條件下氣態(tài)儲氫的1000倍左右，而且吸放氫速度適宜，缺點為理論研究與發(fā)展不夠完善。

近些年所發(fā)現(xiàn)的具有良好性能的儲氫材料主要包含碳基儲氫材料、有機框架儲氫材料、金屬氫化物儲氫材料、液體有機氫化物儲氫材料及其他固體儲氫材料等。

1碳基儲氫材料

1.1活性炭

活性炭（AC）又稱碳分子篩，是一種獨特的多功能吸附劑。優(yōu)點有孔隙度高、比表面積高、吸附能力大、表面活性高、循環(huán)使用壽命長、儲氫量高及成本價格低廉等。活性炭儲氫是利用其非常高的比表面積在中低溫( 77-273 K) 、中高壓( 1-10 MPa) 的條件下以吸附方式儲氫；氫氣吸附量與碳材料比表面積呈正比，比表面積越大，吸附量越高；儲氫量也與溫度和壓力密切相關，溫度越高、壓力越小，儲氫量越少。

1.2石墨納米纖維

石墨納米纖維( GNF) 是一種由含碳化合物經(jīng)金屬催化劑分解后層層沉淀堆積在一起的石墨材料，主要類型為薄片狀、管狀、帶狀、棱柱狀和鯡魚骨狀。由于石墨納米纖維結(jié)構(gòu)特征及復合特性的特殊性，在儲氫領域的發(fā)展前景非常廣闊。研究表明改變石墨納米纖維的形狀可以改變儲氫容量。

1.3碳納米纖維

碳納米纖維的比表面積很大，表面能夠吸附大量的氫氣，便于氫氣進入碳納米纖維；氫氣分子的動力學直徑小于碳納米纖維的層間距，因而大量氫氣可以進入碳納米纖維的層間；碳納米纖維有中空管，氫氣可凝結(jié)在中空管中，因而碳納米纖維儲氫密度較高。由此可見，影響碳納米纖維儲氫量的因素有直徑、結(jié)構(gòu)及質(zhì)量。在一定范圍內(nèi)，碳納米纖維的儲氫量與質(zhì)量呈正比，與直徑呈反比。

1.4碳納米管

碳納米管具有納米尺度中空孔道、高活性等特性，因而有良好的儲氫性能。研究表明比表面積不同，碳納米管的儲氫量不同，兩者呈正比。

2有機框架儲氫材料

2.1金屬有機框架化合物儲氫材料

金屬有機框架化合物（MOFs）是由含氧、氮等的多齒有機配體（大多是芳香多酸或多堿）與過渡金屬離子自組裝而成的配位聚合物。以新型陽離子、陰離子及中性配體形成的MOFs材料具有孔隙率高、孔結(jié)構(gòu)可控、比表面積大、化學性質(zhì)穩(wěn)定、制備過程簡單等優(yōu)點。MOFs材料儲氫性能與儲氫機理、結(jié)構(gòu)的關系、影響機理等有待研究，常溫常壓下MOFs材料的儲氫性能有待提高，目前關于影響MOFs 材料儲氫性能的研究主要是采用密度泛函理論等進行，在理論模擬及量化計算MOFs材料的儲氫性能及改進方法方面已取得較為深入了解。

2.2共價有機骨架化合物( COFs) 儲氫材料

COFs是近年來新開發(fā)的一種在儲氫領域應用前景較廣闊的多孔材料，優(yōu)點為比表面積高、密度低、結(jié)構(gòu)可調(diào)控性強以及熱穩(wěn)定性高等。研究表明COFs 對氫氣的吸附無論在低壓范圍、高壓范圍、低溫范圍、高溫范圍都是一個可逆的物理過程，COFs 的儲氫性能都比較理想。不過對COFs的一系列研究工作目前還欠缺實際的實驗數(shù)據(jù)，僅僅處于計算機模擬階段，對COFs的儲氫機理的研究也有待完善，常溫下的儲氫性能亦有待提高，COFs 作為一種很有研究價值和發(fā)展前途的儲氫材料在未來的氫能發(fā)展過程中必將發(fā)揮重要的作用。

3金屬氫化物儲氫材料

在金屬氫化物中，氫與堿金屬以共價鍵結(jié)合生成離子型氫化物，研究表明一定的溫度和壓力條件下，金屬氫化物對氫氣的大量吸收、儲存和釋放過程是可逆的。金屬氫化物的優(yōu)點是儲氫量大、無污染、安全可靠、制備技術和工藝成熟等。但儲氫性能還有待提高。

3.1釩系儲氫材料

釩系合金已較早地應用于氫的儲存、凈化、壓縮及氫的同位素分離等領域。具有bcc結(jié)構(gòu)的釩系合金的優(yōu)點為儲氫量大VH2的理論儲氫密度為3.8%(質(zhì)量分數(shù))］、吸放氫容易、反應速度快等。缺點為合金的表面容易被氧化從而生成一層氧化膜使其活化難度增大、熔點高、金屬釩的價格高昂導致其制備成本高、常溫常壓下放氫不徹底等。一系列問題的存在對釩系儲氫材料實現(xiàn)大規(guī)模應用相對比較困難，成本問題是實現(xiàn)應用的關鍵所在。

3.2鎂系儲氫材料

鎂系合金作為儲氫材料被認為是最有發(fā)展前途的儲氫材料，備受各國專家及學者的青睞，優(yōu)點為質(zhì)量輕密度小、儲氫量高、資源豐富、價格低廉、無污染等，缺點為工作溫度高、吸/放氫動力學性能差等。

3.3稀土系儲氫材料

稀土系合金以LaNi5為代表，優(yōu)點為儲氫性能優(yōu)良( 儲氫質(zhì)量分數(shù)1.4%) 、吸氫能力強、易活化、對雜質(zhì)不敏感、吸釋氫不需高溫高壓等，缺點為吸氫后晶胞體積膨脹較大、易粉化、吸釋氫能力易失、成本高昂等。為解決稀土合金的成本問題及改善合金吸釋氫的壓力、活化速率、吸釋氫速率等熱力學、動力學性能，可采用多元合金化、非化學計量、熱處理、快速凝固法等手段提高稀土系儲氫材料的儲氫性能。

3.4鈦系儲氫材料

鈦系儲氫材料。優(yōu)點是成本低、資源豐富等，缺點是活化需高溫高壓( 450℃、5MPa) 較難、抗雜質(zhì)能力差、反復吸釋氫后性能差等。合金的活化性能和吸放氫速率在催化元素鉛( Pd) 的影響下可以明顯提高；純氬氣環(huán)境下對FeTi球磨30h，加入少量Ni，吸放氫性能能夠顯著提高；Mn、Ni等過渡元素代替FeTi中的Fe，即將 Fe 替換掉后，活化性能明顯改善。

3.5鋯系儲氫材料

鋯系合金優(yōu)點是吸氫量大、反應速度快、易活化、無滯后效應等，缺點為穩(wěn)定性較差等。研究表明通過添加Ni、Mn、Cr、V等元素能改善儲氫性能，Zr-Ni合金吸氫容量較大、室溫下較穩(wěn)定、吸釋氫所需壓力低、催化活性和耐腐蝕性強、電化學性能好，但存在吸/釋氫可逆性差等問題；將微量稀土元素加入Zr-Cr-Ni合金中，在稀土元素影響下，活化性能顯著提高，儲氫量增大、電化學容量增加、循環(huán)壽命變長，但存在活化難、放電能力差、成本高等問題。

4液體有機氫化物儲氫材料

液體有機氫化物儲氫的原理是不飽和液體有機物與氫的可逆反應，即加氫反應和脫氫反應。液體有機物儲氫的優(yōu)點是儲氫量大、儲存和運輸簡單、可重復使用、加氫反應放出大量熱可供利用。研究表明，從儲氫過程的能耗、儲氫量、物理化學特性等方面考慮，烯烴、炔烴和芳烴等不飽和有機物儲氫材料中，單環(huán)芳烴的儲氫性能是最好的；苯、甲苯的儲氫量較大并且加脫氫過程可逆，是一類不錯的有機儲氫材料。

5其他儲氫材料

5.1玻璃微球儲氫材料

中空玻璃微球體可以用作儲氫材料。MgAlSi、石英、聚酰胺、聚乙烯三酚鹽酸、N29等均為中空玻璃微球，儲氫量為質(zhì)量分數(shù)15%-42%。溫度200-400℃ 、直徑25-500μm范圍內(nèi)，壁厚度＜1μm 的玻璃微球的穿透率增大，在一定壓力下氫氣進入玻璃體內(nèi)，玻璃微球的穿透性隨著溫度降低而降低，當溫度降到一定程度時，玻璃微球的穿透性變?yōu)?，氫氣便留在玻璃微球體內(nèi)；玻璃微球的穿透性隨著溫度的升高又逐漸增大，氫氣便從玻璃微球內(nèi)釋放。

5.2硼烷氨儲氫材料

硼烷氨作為一種新型高能儲氫材料，儲氫容量能達到質(zhì)量分數(shù)19.6%，放氫溫度相比之下比較低，低于350℃。研究表明，硼烷氨脫氫過程在離子液體中進行，能夠大大地提高氫的釋放量及釋放速率；同時在硼烷氨中摻入Ni基催化劑，氫的釋放量顯著增多。當前硼烷氨合成工藝非常成熟，而再生技術卻不完善，嚴重阻礙了硼烷氨及其衍生物的發(fā)展應用。