1．发展背景，研究现状

近年来由于能源危机和污染问题的日益严重，清洁能源的开发成为发展的主流，其中氢能作为高热值零污染的清洁能源，成为能源发展的一个主要方向。目前而言，氢能的开发和应用的技术已经趋于成熟，但作为氢能开发，储存和应用环节之一的存储过程的发展，却由于氢本身低密度，难压缩等物理化学性质而受到限制。传统高压钢瓶储氢和低温液态储氢发展能力有限，而吸附储氢的储氢合金材料却有着良好的发展前景。

目前而言，各种各样的储氢材料系统不计其数，稀土系、锆钛系、钛系、镁系以及钒系等储氢合金，都被研究人员探索过其可能性。镁基储氢材料由于储氢量高（Mg的储氢量为7.6 wt.%），同时资源丰富，价格低廉成为固体储氢材料中极具发展潜力的一种新型材料。根据美国能源部(DOE)提出了关于储氢材料的应用要求：质量储氢密度为5.5wt%，工作温度在85℃以下，循环1500次以上^[1]。到现在为止， 只有Yi Jia^[2]等人首次实现了这个目标，其采用的MgH₂@CMK-3系统的起始放氢温度低至50℃，证实了镁基储氢材料实际应用的可能性。但是镁基储氢材料的应用问题依然存在，仍要进行研究和发展。

2. 镁基储氢材料

MgH₂属于离子型化合物，晶体结构为四方晶金红石结构，晶胞里有2个镁原子，一个位于角顶，另一个位于中心，晶胞中的4个H原子中，2个位于晶胞面上，另2个位于晶胞内，这种结构热力学性能稳定。纯镁吸氢过程分为四步^[3]:①金属镁表面上的氢分子经过分解、吸附；②吸附的氢在镁中进行扩散；③扩散的氢在内部形成含氢固溶体；④当氢浓度达到一定值时发生相变生成MgH₂。而放氢过程则经过三步：① MgH₂发生相变转化为含氢固溶体；②Mg-H键断裂，氢的化学吸附变为物理吸附；③氢原子结合成氢分子扩散至镁颗粒表面释出。

目前，合成MgH₂的方法主要应用的有反应球磨法，氢化燃烧合成法，激光烧结法^[4]和薄膜合成法^[5]等，相对于传统的熔炼法^[6-7]而言，这些方法都对镁基储氢材料的性能有着很好的改进作用。

其中，氢化燃烧合成法（HCS）^[8-10]对于提高镁基储氢材料的活性，减少活化次数有着很好的效果。以氢化燃烧法制备的镁镍储氢合金为例，经过一次吸氢循环后就能达到理论值，而采用熔炼法制备的镁镍储氢材料第一次循环后的储氢质量分数很低，且经过多次循环才能达到理论值。

3.镁基储氢材料的问题与改进

镁基储氢材料放氢温度高的根本原因是热力学稳定性高。Mg易被氧化的高活性的表面，在吸放氢过程的热效应会引起的晶粒长大，以及循环过程反复膨胀-收缩引起的粉化，都是导致镁基材料循环稳定性差的原因。

合金化、纳米化和复合化是目前而言主要的改进方向。合金化的改进方法，如Ni^[11]，V^[12]，Pd^[13]等的加入已经被广泛应用，而纳米化和复合化是目前研究的热点。