储氢材料（hydrogen storage material），又称贮氢合金或储氢金属化合物，是在一般温和条件下能反复可逆地（通常在一万次以上）吸入和放出氢的材料。

储氢材料作为一种重要的能源储存材料，在氢能经济中具有广阔的应用前景。随着科技的不断进步和人们对环保、节能意识的提高，储氢材料的研究和应用将会得到更加广泛的关注和推广。

储氢材料分类

根据吸氢机理的差异，储氢材料可以分为物理吸附储氢材料和化学储氢材料两大类。

物理吸附储氢材料：主要工作原理是利用范德华力在比表面积较大的多孔材料上进行氢气的吸附。多孔材料进行物理储氢的优点是吸氢-放氢速率较快、物理吸附活化能较小、氢气吸附量仅受储氢材料物理结构的影响。物理吸附储氢材料主要包括碳基储氢材料、无机多孔材料、金属有机骨架（MOF）材料、共价有机化合物（COF）材料等。

碳基储氢材料：如活性炭、碳纳米纤维和碳纳米管，因其多微孔、高比表面积及强大的吸附势能而备受瞩目。

无机多孔材料：主要是具有微孔或介孔孔道结构的多孔材料，包括有序多孔材料（沸石分子筛或介孔分子筛）或具有无序多孔结构的天然矿石。沸石分子筛材料和介孔分子筛材料具有规整的孔道结构和固定的孔道尺寸，结构上的差异会影响到材料的比表面积和孔体积，进而影响到材料的储氢性能。

金属有机骨架（MOF）材料：由金属氧化物与有机基团相互连接组成的一种规则多孔材料，具有低密度、高比表面积、孔道结构多样等优点。

共价有机化合物（COF）材料：在MOF材料基础上开发出来的一种新型多孔材料，骨架全部由非金属的轻元素构成，晶体密度较低，更有利于气体的吸附。

化学储氢材料：通过氢原子或离子与其他元素的结合来实现储氢。这类材料主要包括金属-合金储氢材料、氢化物储氢材料和液体有机氢化物。

金属-合金储氢材料：研究较早的一类固体储氢材料，制备技术和制备工艺均已成熟。金属-合金类材料不仅具有超强的储氢性能，还同时具有操作安全、清洁无污染等优点。但金属或合金材料的氢化物通常过于稳定，与物理吸附类储氢材料相比，金属-合金储氢材料的储氢和放氢都只能在较高的温度条件下进行。常见的金属-合金储氢材料可以分为镁系、钒系、稀土系、钛系、锆系、钙系等。

镁系：以Mg2Ni为代表，理论储氢量为3.6%（w），但存在吸放氢温度高、速度慢的问题。

稀土系：以AB5型合金为代表，如LaNi5合金，理论储氢量为1.38%（w），用作镍氢电池的负极材料实现了商业化应用。

钛系：多为合金，常见的有Ti-Fe、TiZr、Ti-Cr、Ti-Mn等，其中研究较多的是Ti-Fe合金（理论储氢量1.86%（w））。Ti-Fe合金资源丰富、制备简单、价格低廉、吸放氢条件温和，但抗毒性能较差。

锆系：只有C15立方Laves相和C14六方Laves相材料具有储氢能力，理论储氢量介于1.8%~2.4%（w）之间，常用材料包括Zr-V合金、Zr-Ni合金、Zr-Cr合金、Zr-Mn合金和Zr-Co合金。

钙系：金属钙本身就是很好的储氢材料，理论储氢含量为4.8%（w）。在LaNi5合金基础上开发出来的CaNi5合金储氢量可达1.9%（w），明显优于LaNi5合金。

氢化物储氢材料：主要包括配位铝复合氢化物、金属氮氢化物、金属硼氢化物和氨硼烷化合物。

配位铝氢化物：表达通式为M(AlH4)n，其中M可以是碱金属或碱土金属。这类储氢材料中研究较多的是NaAlH4和Na3AlH6。NaAlH4的理论储氢量高达7.4%（w），但这种材料的吸放氢温度均较高。

金属氮氢化物：结构通式为M(NH2)n，其中M以碱金属或碱土金属为主。最有代表性的金属氮氢化物储氢材料为LiNH2-LiH和Mg(NH2)2-LiH。

金属硼氢化物：结构通式为M(BH4)n，理论储氢量一般超过10%（w）。

储氢材料特性

储氢密度大：比标准状态下的氢密度（5.4×1022at/cm³）还高。

安全可靠：用它储运氢气既轻便又安全，不仅无爆炸危险，还有可贮存时间长又无损耗等优点。

功能多样：金属贮氢材料是一种多功能的功能材料，可开发出多种技术产品。例如，它所放出的氢可供直接燃烧产物，或供其他所需部门使用，如半导体生产、燃氢汽车、燃料电池发电、氢能电动车等。

储氢材料应用

能源领域：由于氢能是一种储量丰富、来源广泛、能量密度高的绿色能源及能源载体，因此储氢材料在氢能经济中具有重要地位。它们可以用于储存和运输氢气，为燃料电池、氢能汽车等提供氢能源。

热能回收：利用储氢材料在吸、放氢过程中同时有热量的放出和吸入的特性，可开发出热泵、贮热、回收热等节能设备。

电池制造：储氢材料在电池领域也有广泛应用，如金属氢化物可再充式电池（Ni-MH电池）就是储氢材料应用取得最显著实际成就的新领域。

化学工业：储氢材料在某些有机化学加氢以及合成氨工业中作为催化剂已显示出有独特作用，可望研制成低温低压合成氨催化剂。