固態(tài)儲氫裝置---Mg基儲氫

固態(tài)儲氫裝置，Mg基儲氫，Mg 具有高的儲氫量、優(yōu)異循環(huán)性能和環(huán)境友好等突出優(yōu)點，被認為是最有發(fā)展前途的儲氫材料之一，關(guān)于 Mg基儲氫合金的研究一直是熱點。氫氣的安全存儲成為一項重大挑戰(zhàn)。氫化鎂（MgH2）因具有較高的體積儲氫密度(110g/L)和質(zhì)量儲氫密度(7.6 wt.%)，較低的平臺氫壓 (<1MPa)，為固態(tài)儲氫提供了一個較為可行的解決方案。鎂基儲氫材料儲氫密度高。鎂儲氫密度是氣態(tài)氫的1000倍、液態(tài)氫的1.5倍。具體而言，MgH2儲氫重量密度可達7.6%，體積儲氫密度可達105kg/m3。

降低吸附氫所需溫度是鎂基儲氫發(fā)展關(guān)鍵

固態(tài)儲氫裝置，MgH2熱力學(xué)穩(wěn)定性高但動力學(xué)性質(zhì)差，只有在高溫下才有優(yōu)質(zhì)的吸附氫性能，且在吸放氫循環(huán)中，MgH2/Mg顆粒的團聚和長大導(dǎo)致循環(huán)穩(wěn)定性差。因此，為了使MgH2在儲氫應(yīng)用中得到廣泛應(yīng)用，必須調(diào)整其熱力學(xué)和動力學(xué)性能，以降低鎂基儲氫吸附氫所需的溫度，放寬反應(yīng)條件。目前在改善MgH2/Mg體系儲氫性能方面，多使用納米化、合金化、添加催化劑、復(fù)合輕金屬配位氫化物等方法。

氫化鎂（MgH2）質(zhì)量/體積儲氫密度高、可逆性好、鎂資源豐富、成本低，被認為是最有前景的固態(tài)儲氫材料之一。然而，MgH2較差的熱力學(xué)和動力學(xué)性能限制了其實際應(yīng)用（氫的解吸焓為74.7 kJ mol-1 H2，解吸能壘約為160 kJ mol-1 H2）。中外學(xué)者提出了合金化、添加催化劑、納米化等方法以克服上述缺點。在這些策略中，催化劑的引入可以改變Mg/MgH2的局部電子結(jié)構(gòu)，降低H2解離/H重組的能壘；同時納米化的鎂基材料縮短了H原子的擴散路徑，提升了材料表面的反應(yīng)活性，因此可以顯著提升氫的吸脫附速度。合理設(shè)計核殼結(jié)構(gòu)納米鎂基儲氫材料可以綜合上述兩種改性方法的優(yōu)勢，儲氫性能優(yōu)異的核殼結(jié)構(gòu)納米鎂基材料在移動和固定式應(yīng)用場景中都具有巨大的潛力。

鎂基儲氫體系因其質(zhì)量/體積儲氫密度高、循環(huán)性能好、鎂資源豐度高等優(yōu)點而受到廣泛關(guān)注。將氫的解吸溫度降低到與燃料電池堆的余熱相適應(yīng)的范圍（約60-150℃）可能是目前納米結(jié)構(gòu)儲氫材料研究的最重要的目標。然而，目前仍然無法以一種簡單有效的方式同時調(diào)控鎂基儲氫體系的動力學(xué)、熱力學(xué)和循環(huán)性能。許多實驗和理論研究結(jié)果表明構(gòu)筑核殼結(jié)構(gòu)是提升Mg/MgH2綜合吸放氫性能的重要途徑。合成具有更小尺寸Mg/MgH2納米核和更強催化性能的納米殼需要繼續(xù)探究最優(yōu)的工藝參數(shù)和路線，同時平衡效益和成本，以滿足工業(yè)應(yīng)用的要求。此外，未來還需要針對不同的特定納米結(jié)構(gòu)儲氫材料開發(fā)新的設(shè)計原則，例如在原子水平上精確控制Mg/MgH2的催化作用，利用材料基因組工程方法優(yōu)化鎂基儲氫材料的組成和結(jié)構(gòu)等。

固態(tài)儲氫裝置---鎂基儲氫合金反應(yīng)設(shè)備，適用于：釩基儲氫，鐵基儲氫，鋯系儲氫合金，鈣系儲氫合金，鈦系儲氫合金，稀土系儲氫合金等三元體系，四元體系，多元體系。