稀土儲氫材料發展歷程回顧

● 李倩/文

儲氫材料主要有四大類型，即稀土系、鈦系、鋯系和鎂系。目前La-Ni 系AB5和La-Mg-Ni 系AB3.5兩種類型均已實現了商業化應用。

回顧稀土儲氫材料發展歷程，可將儲氫材料的開發劃分為三代：第一代儲氫材料起源于LaNi5的AB5型合金（AB5指合金的組成，A 側元素為La、Ce、Pr、Nd、Ti、V、Mg、Ca 等元素，均為氫穩定性元素，吸氫性能優良而放氫性能不佳，該側元素控制著儲氫材料的儲氫量，可與氫形成穩定氫化物的防熱型金屬，決定了儲氫材料吸氫量的大小。B側元素為Ni、Co、Mn、Fe、Sn、Al、Si 等元素，均為氫不穩定性元素，放氫性能優良而吸氫性能差，具有催化活性，難以與氫形成氫化物的金屬，該側元素控制著儲氫材料吸放氫的可逆性，起調節儲氫材料生成熱和分解壓力的作用）。第二代儲氫材料是具有Laves 相結構的AB2合金（A、B 含義同上），此類儲氫材料儲氫容量較AB5型大，循環壽命長，但初期活化比較困難。第三代儲氫材料為鎂基合金和釩基固溶體合金，但在實際應用中尚存在問題，尚有待進一步研究和開發。

一、國外稀土儲氫材料發展歷程

二十世紀六十年代后期，荷蘭菲利浦公司和美國布魯克海文國家實驗室分別發現了LaNi5、TiFe、Mg2Ni 等具有儲氫特性的金屬間化合物，一般由形成強鍵合氫化物和弱鍵合氫化物的金屬合理組合而成。

1959年Cromer 首先報道了R-T 二元合金(R=稀土，T=Ni 等)體系中存在著具有Laves 相結構單元和CaCu5型結構單元沿c 軸交替堆積結構特征的合金相。1997年Kadir 等合成了一系列新的三元鎂基儲氫合金RMg2Ni9。2000年Kohno 等報道了由AB5和AB2亞結構單元堆垛成超結構排列的三元合金La2MgNi9、La5Mg2Ni23、La3MgNi14。……