固态储氢材料分类与性能优化策略的研究进展
[《中外能源》2026年第5期], 国研网 发布于 2026/7/30
固态储氢技术因其高储氢密度和优异的安全性,被视为最具潜力的氢能储存方式之一。常见的固态储氢材料可分为物理吸附储氢材料和化学吸附储氢材料,涵盖金属氢化物、配位氢化物、碳材料及金属有机框架(MOFs)、共价有机框架(COFs)等主要类别。目前固态储氢材料在实际应用中仍面临吸放氢动力学性能较差、循环稳定性不足以及操作条件苛刻等挑战,常见的改善储氢性能的措施有纳米化、催化掺杂、复合反应、离子替换等。纳米化通过增大比表面积和缩短氢扩散路径,显著改善反应动力学;催化掺杂通过引入高活性组分,借助电荷转移和轨道杂化来降低反应能垒、促进氢分子解离过程;复合反应通过多相体系重构反应路径,构造新的中间体来打破热力学稳定性;离子替换通过部分替代晶格中的原有离子,诱导晶格畸变与配位场重构,进而显著降低氢化物的热力学稳定性。
摘要:固态储氢技术因其高储氢密度和优异的安全性,被视为最具潜力的氢能储存方式之一。常见的固态储氢材料可分为物理吸附储氢材料和化学吸附储氢材料,涵盖金属氢化物、配位氢化物、碳材料及金属有机框架(MOFs)、共价有机框架(COFs)等主要类别。目前固态储氢材料在实际应用中仍面临吸放氢动力学性能较差、循环稳定性不足以及操作条件苛刻等挑战,常见的改善储氢性能的措施有纳米化、催化掺杂、复合反应、离子替换等。纳米化通过增大比表面积和缩短氢扩散路径,显著改善反应动力学;催化掺杂通过引入高活性组分,借助电荷转移和轨道杂化来降低反应能垒、促进氢分子解离过程;复合反应通过多相体系重构反应路径,构造新的中间体来打破热力学稳定性;离子替换通过部分替代晶格中的原有离子,诱导晶格畸变与配位场重构,进而显著降低氢化物的热力学稳定性。
关键词:固态储氢材料,储氢性能,纳米化,催化掺杂,复合反应,离子替换
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