纳米储氢电极材料主要有碳纳米管、镁镍合金和镁钛合金
Mg2 Ni纳米晶储氢材料
性能：它具有储氢容量高,吸放氢平台好,质量轻,资源丰富等优点,但要能达到实用化的目的就必须解决其在室温下吸放氢动力学性能差,表面容易形成氧化膜等缺点。

目前,在镁基储氢合金的开发研究中，现已有Mg2Ni ,Mg2Cu ,Mg2La系储氢合金，还有
一系列的多元MgNi系储氢合金。

制备方法采用机械合金化方法，即使用高能球磨机进行球磨制备
1. 采用机械合金化方法制备了Mg Ni 合金粉末,其晶
粒度在10nm左右。

2. 在较高的速度下球磨可以使生成Mg Ni 合金的时间提
前,完全合金化的过程缩短,还有利于减轻焊合提高球磨效率。

3. 过程控制剂的加入以及循环变速运转可以缓和焊合
现象的发生。

4. 初步的研究结果表明:Mg Ni 纳米晶粉末在室温下即
可吸氢,贮氢性能较之传统方法制备的材料有显著改善。

传统方法制备的Mg Ni 在温度低于250°C时不产生吸
2
氢现象,在经历一个前期活化过程之后,吸放氢实验在250
8
°C～350°C,氢气压力1.5～2.0MPa下完成。

将机械合金化制备的Mg Ni 纳米晶粉末在金属高压系
2
统进行贮氢性能研究。

称取一定量样品放入反应室中,真空加热除气后,冷却到室温,放入一定量的氢气（氢气纯度大于99 %）,观察粉末在室温下的吸氢情况。

储氢碳纳米管
碳纳米管CNTs,Carbon Nanotubes 是一种主要由碳六
边形弯曲处为碳五边形和碳七边形组成的单层或多层
纳米管状材料。

管的内径在几个纳米到几十个纳米之间,
长度可达微米量级。

仅有一层石墨片层结构的单层管被
称为单壁碳纳米管SWNTs, Single - Walled carbon nan
tubes ,有多层石墨片alled carbon nan tubes 。

单壁碳纳米管
是碳纳米管的一层结构的多层管被称为多壁碳纳米
管MWNTs,Multi - W种极限状态,管径较小,直径一般为1～
6nm,最小的直径大约为014nm,其结构中的缺陷不易存
在,具有较高的均匀性和一致性。

多壁碳纳米管的直径一
般为几纳米到几十纳米,长度为几十纳米到微米,层数从
2～50不等,层间距约为0134nm。

（文献参考：Mg_2Ni纳米晶储氢材料的机械合金化制备工艺研究）
物理吸附
理论计算表明,碳纳米管单壁能够通过类似于纳米
毛细作用将HF 分子稳定在管腔中。

分子尺度的微孔能
吸附大量气体,因为这种材料的孔壁具有吸附势,能够增大气体密度经改性的碳纳米管的吸附能力更强
电化学吸附
1
在电化学储氢过程中,水在碳纳米管表面电解,产生
的氢气进入碳纳米管内部。

X1Qin 等人利用循环伏安法
研究了氢在碳纳米管上的电化学储存机理。

充电过程中,
吸附为控速步骤;放电过程中,氧化为控速步骤。

和Ni 粉
一起压制成的碳纳米管电极反应活性高,具有较大的峰电
流。

而峰电压和金属Ni 的峰电压相同,则说明活性点为
Ni。

储氢机理推测为:
- -
Ni + H O+e →NiHad+OH （控速步）
2
NiHad+MWNT （多壁碳纳米管）→MWNTHad+Ni
应用
储氢碳纳米管复合材料的应用可分为两大类。

第一,
把储氢碳纳米管复合材料作为氢的存储体,提供氢源,或
是把储氢碳纳米管复合材料作为电极使用。

第二,把储氢
碳纳米管复合材料作为高级燃料,专供航空或火箭导弹的
推进剂使用。

氢的最大特点是单位质量的燃烧能量很大,
而且还有可能将热能转化为电能。

另外,氢燃烧后变成
水,因而不产生有毒气体,并且二氧化碳的释放量微乎其
微。

在不久的将来,储氢碳纳米管复合材料在国防及民用
工业将得到广泛应用。

展望
虽然储氢碳纳米管复合材料有许多优异独特的性能,
但目前要将其推向市场还存在一些问题。

一是价格太高
生产碳纳米管的成本过于昂贵,1g 纯单壁碳纳米管价格
( )
约1000美元2003 年。

二是目前尚不能大规模生产,只
能在实验室合成。

因此,储氢碳纳米管复合材料研究与开
发的重要任务是改进生产工艺,实现批量生产,降低生产
成本,只有这样才能使储氢碳纳米管复合材料得到真正应
用。

（文献参考: 储氢碳纳米管复合材料性能及其应用）
镁钛合金
据该所分析,这种合金的储氢能力为自身重量的 5 %,比现在达到实用化
水平的镧系合金提高了两倍以上,其重量也比镧系合金轻约30 %。

但此方面相关文献还比较少，但其制备方法可以参考镁镍合金的机械制备法。

锆基锆基纳米复合储氢材料。