２００６年２５卷第２期
稀有金属快报
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金属储氢材料研究概况
尚福亮，杨海涛，韩海涛
（武汉理工大学新材料复合技术国家重点实验室，湖北武汉４３００７０）
摘
要：综述了氢存储研究的重要性和国内外当前金属储氢材料的研究状况，对稀土系、镁系和钛系４大Ｌａｖｅｓ相系、
系列及金属配位氢化物系储氢材料当前的研究热点和存在问题进行了详细的介绍，并对未来金属储氢材料的研究工作进行了展望。金属储氢材料可用于电能、机械能、热能和化学能的转换和储存，具有广阔的应用前景。然而到目前为止，那些在室温下容易释放氢的金属氢化物，其可逆吸氢量不超过２％，无法满足实际要求。因此，新型储氢材料的开发任重而道远。
关键词：金属储氢材料；存储标准；Ｌａｖｅｓ相；稀土系合金；Ｍｇ系中图法分类号：ＴＧ１３９＋．７
文献标识码：Ａ
文章编号：１００８－５９３９（２００６）０２－０１１－０６
１前言
随着全球经济的迅速发展，人类对能源的需求也与日俱增，尤其是汽车产业的迅猛兴起，加速了煤、石油、天然气等不可再生能源的消耗。同时，石化能源在燃烧过程中放出大量的碳氧化物、氮氧化物、硫氧化物等废气及有毒气体，已经对与人类密切相关的生态环境造成严重的污染和破坏。如全球温室效应和酸雨等。正是因为如此，国际上要求加快研究开发新型绿色能源的呼声日益高涨。氢能被誉为２１世纪的绿色新能源，其众多优异的特性基本上可满足人类当前的需求［１，２］。首先氢能具有很高的热值，燃烧１ｋｇ氢气可产生１．２５×１０６ｋＪ的热量，相当于３ｋｇ汽油或４．５ｋｇ焦炭完全燃烧所产生的热量；其次，氢燃烧释能后的产物是Ｈ２Ｏ，对环境友好，无污染，是绿色清洁能源；最重要的是氢是宇宙中最丰富的元素，来源广泛，可通过太阳能、风能和地热能等自然能分解水而产生，为可再生能源，不存在枯竭问题。
收稿日期：２００５－１１－３０
基金项目：武汉理工大学专项基金资助（４９０２０１０３）
当前，世界上许多国家都在加紧部署和实施氢能战略，迎接氢经济时代的到来，如美国针对规模制氢的计划，日本的计划，欧洲“ＦｕｔｕｒｅＧｅｎ”“ＮｅｗＳｕｎｓｈｉｎｅ”的计划等［３］。然而，虽然氢气的制备技术“Ｆｒａｍｅｗｏｒｋ”
已经成熟，人类比较容易获得大量的氢气，但是氢能的存储和运输却大大限制了氢能的利用，尤其是氢能的存储技术已经成为氢能利用走向实用化、规模化的瓶颈。而氢能的存储关键在于储氢材料的开发，有关储氢材料的研究主要可以概括为３大类：金属储氢材料、多孔吸附储氢材料、有机液态储氢材料。本文主要针对当前金属储氢材料的研究热点和存在问题，对相关金属储氢材料的国内外研究状况进行了较为详细的论述。
２氢的存储标准与现状
衡量储氢材料性能的标准主要有２个：体积密度（ｋｇ／ｍ３）和储氢质量分数。体积密度为系统单位体积
作者简介：尚福亮，男，１９７７年生，博士，武汉理工大学新材料复合技术国家重点实验室，湖北
电话：０２７－８７８５５６６０，Ｅ－ｍａｉｌ：ｆｅｉｙｕｎ８０８６＠ｈｏｔｍａｉｌ．ｃｏｍ
武汉４３００７０，
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综合评述
内储存氢气的质量，储氢质量分数为系统储存氢气的质量与系统质量的比值。另外，充放氢的可逆性、充放气速率及可循环使用寿命等也是衡量储氢材料性能的重要参数。
传统的氢气存储方式主要有气态和液态。气态储氢方式简单方便，也是目前储存压力低于１７ＭＰａ的常用方法。但气态储氢存在体积密度较小的缺点，而且运输和使用过程中也存在易爆的安全隐患。液态储氢方法的体积密度（７０ｋｇ／ｍ３）高，但氢气的液化需要冷却到２０Ｋ的超低温下才能实现，此过程消耗的能量约占所储存氢能的２５％～４５％。而且液态氢使用条件苛刻，对储罐绝热性能要求高，目前只限于航天领域。利用吸氢材料与氢气反应生成固溶体和氢化物的固体储氢方式，能有效克服气、液２种储存方式的不足，而且储氢体积密度大、安全度高、运输便利。根据技术发展趋势，今后储氢研究的重点是新型高性能大规模储氢材料的开发。目前研究比较广泛和成熟的主要是金属储氢材料。
３金属储氢材料
金属储氢材料可分为２大类，一类是合金氢化物材料，另一类是金属配位氢化物材料。某些金属或合金与氢反应后以金属氢化物形式吸氢，生成的金属氢化物加热后释放出氢，利用这一特性储氢，其储氢密度可达标准状态下氢气的１０００倍，与液氢相同甚至超过液氢［４］。迄今为止，趋于成熟和具备实用价值的金属氢化物储氢材料主要有稀土系、Ｌａｖｅｓ相系、镁系和钛系４大系列。
３．１稀土系合金
以ＬａＮｉ５为代表的稀土系储氢合金，被认为是所有储氢合金中应用性能最好的一类。１９６９年，荷兰
Ｐｈｉｌｉｐｓ实验室首次报道了ＬａＮｉ５合金具有很高的储
氢能力，从此储氢合金的研究与利用得到了较大的发展。金属间化合物ＬａＮｉ５具有六方结构，其中有许多间隙位置，可以固溶大量的氢。文献［５］对ＬａＮｉ５的晶体结构进行了详细分析。结果表明，ＬａＮｉ５晶胞是
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由３个十二面体，９个八面体，６个六面体和３６个四方四面体组成。其中３个十二面体，９个八面体和６个六面体的晶格间隙半径大于氢原子半径，可以储存氢原子。而３６个四方四面体间隙较小，不能储存氢原子。这样，一个晶胞内可以储存１８个氢原子，即最大储氢量为１．３７９％（质量分数，下同）［６］。文献［７，８］报道，ＬａＮｉ５与氢反应生成ＬａＮｉ５Ｈ６，未球磨的ＬａＮｉ５最大储氢量约为１．３８％；球磨后热处理的ＬａＮｉ５最大储氢量约为１．３５％［５］。这些实验结果都为ＬａＮｉ５的最大储氢量为１．３７９％的结论提供了依据。ＬａＮｉ５初期氢化容易，反应速度快，２０℃时的氢分解压仅几个大气压，吸放氢性能优良。ＬａＮｉ５储氢合金的主要缺点是镧的价格高，循环退化严重，易于粉化，密度大［９］。采用混合稀土（Ｌａ，Ｃｅ，Ｓｍ）Ｍｍ替代Ｌａ是降低成本的有效途径，但ＭｍＮｉ５的氢分解压升高，滞后压差大，给使用带来困难。我国学者王启东等研制的含铈量较少的富镧混合稀土储氢合金ＭｌＮｉ５（Ｍｌ是富镧混合稀土），在室温下一次加氢１００～４００ＭＰａ即能活化，吸氢量可达１．５％～１．６％，室温放氢量约９５％～９７％，
并且平台压力低，吸放氢滞后压差小于２０ＭＰａ。其动力学性能良好，２０℃时的吸氢平衡时间小于６ｍｉｎ，放氢平衡时间小于２０ｍｉｎ。ＭｌＮｉ５的成本比ＬａＮｉ５低
２．５倍，易熔炼，抗中毒性好，再生容易。目前采用多
组分掺杂取代Ｌａ１－ｘＲＥｘＮｉ５－ｘＭｘ体系材料得到了进一步深入研究（Ｍ＝Ｍｎ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｃｕ，Ａ，Ｓｎ，Ｇｅ，Ｓｉ；ＲＥ＝富铈混合稀土，Ｃｅ，Ｎｄ）。结果表明，此类材料的热力学和电化学性质与取代元素的性质和取代量有着极其重要的关系［１０］。
此外还可以用Ａｌ，Ｍｎ，Ｓｉ，Ｓｎ，Ｆｅ等置换Ｎｉ以克服合金的粉化，改善其贮氢性能［１１］。加入Ａｌ后合金可以形成致密的Ａｌ２Ｏ３薄膜，合金的耐腐蚀性明显提高；但随Ａｌ含量的增加，电极活化次数增加，放电容量减小，快速放电能力减弱。Ｍｎ对提高容量很有效，加Ｍｎ可以提高合金的动力学性能，但循环性能受到负面影响［８］。Ｓｉ的加入可以加快活化并获得较好的稳定性，但同时提高了自放电速率并降低高倍率放电性能［１２］。Ｓｎ可以提高材料的初始容量及电极的循
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稀有金属快报
环寿命，改善吸放氢动力学过程，而含Ｆｅ的合金，具有长寿命、易活化等特点［１３］。
３．２ＡＢ２型Ｌａｖｅｓ相系合金
ＡＢ２型Ｌａｖｅｓ相系合金材料是一类非常具有潜
在研究价值的储氢材料。已经发现的ＡＢ２型储氢材料有３种晶相结构：立方晶相Ｃ１５（ＭｇＺｎ２），六方晶相Ｃ１４（ＭｇＣｕ２）和双六方晶相Ｃ３６（ＮｉＭｇ２）。相结构的稳定性主要取决于构成材料的元素原子的几何半径比、电负性和各原子的化合价等。同以ＬａＮｉ５为代表的稀土系储氢材料相比，Ｌａｖｅｓ相系合金材料（ＺｒＶ２Ｈ５．３，
ＺｒＭｎ２Ｈ３．６，ＺｒＣｒ２Ｈ３．４）具有较高的存储容量，更高的动
力学效率，更长的使用寿命和相对较低的成本等特点［１４］。然而此类材料的氢化物在室温时过于稳定，不易脱氢。更深入的研究侧重于多组分元素取代后形成的Ｌａｖｅｓ相系合金材料，如Ｚｒ１－ｘＴｘ（Ｍｎ，Ｃｒ）２－ｙＭｙ（Ｔ＝
Ｔｉ，Ｙ，Ｈｆ，Ｓｃ，Ｎｂ；Ｍ＝Ｖ，Ｍｏ，Ｍｎ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｇｅ）。其中被取代元素的性质和数量对材料的热
力学性质与电化学性能都会产生很重要的影响。
有关ＺｒＣｒ２－ｘＭｘ体系六方Ｌａｖｅｓ相材料（Ｍ＝Ｎｉ，Ｍｏ；
０．０＜ｘ＜１．０）的中子衍射研究表明，随着Ｎｉ含量的增
加，晶胞的体积减小，但是晶体中间隙缺陷形成的孔洞的直径却会增大，这非常有利于材料的储氢性能的改善［１５］。运用Ｒｅｔｖｅｌｄ分析方法对多组分取代的
Ｚｒ１－ｘＴｘＣｒ２－ｙ体系材料的研究表明，当ｘＮｉ＜１．０时材料为
六方Ｃ１４晶体结构，随后伴随着一个Ｚｒ－Ｎｉ合金相的形成会逐渐转变成立方相的Ｃ１５型结构。同时研究发现该体系材料为单一晶相时的储氢量最大，约为
１．８％，但其动力学性能很差；而多相时其储氢量则相
对适中且具有很好的动力学性能［１６］。Ｍ．Ｂｏｕｏｕｄｉｎａ等还运用Ｍｉｅｄｅｍａ原子晶胞模型，通过计算生成热的方法就过渡金属元素的性质和含量对生成Ｌａｖｅｓ相
ＺｒＣｒ２－ｘＭｘＨ３体系材料（０．０≤ｘ≤０．８，Ｍ＝Ｖ，Ｍｏ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ）的稳定性的影响进行了系统的研究。
结果表明，当Ｍ＝Ｖ，Ｍｏ时形成的金属氢化物比ＺｒＣｒ２要稳定得多，而当Ｍ＝Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｕ，Ｃｏ，Ｎｉ时则形成了较不稳定的金属氢化物。
另有一类ｂｃｃ合金，具有与Ｌａｖｅｓ相共存的一个
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相，其吸氢行为与Ｌａｖｅｓ相相同，此相称为与Ｌａｖｅｓ相有关的ｂｃｃ固溶相。ｂｃｃ固溶相吸氢量大，是很有发展潜力的储氢合金。
３．３镁系储氢合金
镁系储氢材料由于储氢量高（镁的理论储氢量为７．６％）、资源丰富以及成本低廉被公认为是最有前景的储氢材料之一［１７，１８］。特别是镁镍合金，镍的加入改变了相关性能，使其成为竞相研究的课题［１９，２０］。
Ｍｇ２Ｎｉ合金由美国Ｂｒｏｏｋｈａｖｅｎ国家实验室首先研制
成功，这类合金的储氢量可达３．８％，密度小，解吸等温线平坦，滞后小，是移动装置上理想的储氢合金。缺点是脱氢温度高（解吸压力为１０５Ｐａ时，解吸温度为２８７℃），吸氢速度较低，热焓增量大［２１，２２］。
Ａ．Ｚａｌｕｓｋａ研究了氢气气氛下进行球磨的单质镁
的储氢性能。结果发现［２３］，粒径３０ｎｍ的镁粉，在１ＭＰａ，３００℃时２０ｍｉｎ内储氢量即达４．０％。这种纳米晶镁甚至不经活化，在第１次吸氢时就展示出相当好的吸氢能力，而多晶镁在３００℃时基本不吸氢。
ＨｕｏｔＪ等将５％Ｖ与ＭｇＨ２球磨后［２４］，在１５０℃，１ＭＰａ
氢压下，仅２０ｓ内吸氢量达４．６％，１００ｓ内达到最大吸氢量；在２００℃，０．０１５ＭＰａ氢压下，２００ｓ内完全放氢，吸放氢温度明显降低。通过添加Ｃａ，Ｃｕ，Ａｌ和稀土金属可提高其吸放氢的速度，从而形成了适合不同用途的Ｍｇ２Ｃｕ，Ｍｇ２Ｃａ，Ｍｇ１．９２Ａｌ０．０８Ｎｉ等镁系储氢合金。机械合金化（ＭＡ）方法是２０世纪７０年代发展起来的一种用途广泛的材料制备技术，通过ＭＡ制备镁基储氢材料，可以很容易使样品获得纳米晶和非晶等结构，大大改善了合金的储氢性能。ＩｋｅｄａＫ等人［２５］研究发现，通过机械合金化法合成无定形α－
ＭｇＮｉ１－ｘＴｘ（Ｔ＝Ｃｏ，Ｃｕ；ｘ＝０～
０．５），其中Ｃｏ的掺杂引起了结晶温度升高，而Ｃｕ的掺杂则导致结晶温度降低。热力学分析表明该无定形体的生成焓无明显的变化，但其Ｐ－Ｃ－Ｔ表明，这种替代的氢位能不稳定，更有利于吸放氢。
表面改性方法能大大改善储氢合金在充放电过程中的粉化和氧化问题，提高储氢合金的综合电化学性能。Ｓｕｄａ等［２６］应用氟处理技术改善Ｍｇ基合金
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综合评述
的表面特性。结果表明，合金经表面处理后，提高了合金的氢化性能，使处理过的合金在比较温和的条件下表现出良好的吸氢性能；同时合金氟化处理后，在４０℃下就可吸氢。近年来对价格低廉的镁储氢材料的研究取得了重大突破，为镁基储氢材料的实用化奠定了基础。
３．４Ｆｅ－Ｔｉ系
１９６９年，美国Ｂｒｏｏｋｈａｖｅｎ国立实验室首次合成
具有ＣｓＣｌ结构的ＦｅＴｉ合金，其储氢量为１．８％。ＦｅＴｉ合金储氢能力好，甚至还略高于ＬａＮｉ５［２７］，其作为储氢材料的优越性在于：①ＦｅＴｉ合金活化后，能可逆地吸放大量的氢，且氢化物的分解压强仅为几个大气压，很接近工业应用；②Ｆｅ，Ｔｉ元素在自然界中含量丰富，价格便宜，适合在工业中大规模应用。因此，
ＦｅＴｉ合金一度被认为是一种很有应用前景的储氢材
料，而深受人们关注。但是由于材料中有ＴｉＯ２层形成，使得该材料极难活化，限制了其应用。
２０世纪７０年代以来，人们就ＦｅＴｉ合金的活化
机理以及如何改善其活化性能进行了大量的研究。改善ＦｅＴｉ合金活化性能最有效的途径是合金化和纳米化。研究结果表明，用Ｍｎ，Ｃｒ，Ｚｒ，Ｎｉ等过渡族元素取代ＦｅＴｉ合金中的部分Ｆｅ就可以明显改善合金的活化性能，使合金在室温下经一段孕育期就能吸放氢。但同时要损失合金一部分其他储氢性能，如储氢量减小，吸放氢平台斜率增大等。在不同的气氛下，采用机械合金化工艺掺杂催化元素Ｐｄ，可极大改善材料的活化性能和吸放氢性能。在纯Ａｒ气氛下，掺杂少量的Ｎｉ，球磨２０～３０ｈ后制备的ＦｅＴｉ材料不需活化即可很容易地吸氢。这种动力学性能的显著改善主要是由于在这种条件下生成了一部分被Ｎｉ颗粒包裹着的、
细化了的ＦｅＴｉ合金粉末，其起到了催化活性中心的作用［２８］。此外，研究还表明用机械压缩和酸、碱等化学试剂表面处理也能改善ＦｅＴｉ合金的活化性能。
３．５金属配位氢化物
另一类金属储氢材料是金属配位氢化物，它们是由碱金属（如：Ｌｉ，Ｎａ，Ｋ）或碱土金属（如：Ｍｇ，Ｃａ）
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与第ⅢＡ元素（如：Ｂ，Ａｌ）或非金属元素形成，如：
ＮａＡｌＨ４，Ａｌ与４个Ｈ形成的是共价键，与Ｎａ形成的
是离子键。含有铝元素的配位氢化物还有Ｓｃ（ＡｌＨ６），
Ｃｒ（ＡｌＨ６）２，Ｃｏ（ＡｌＨ６）３，Ｔｉ（ＡｌＨ４）４，Ｍｇ（ＡｌＨ４）２，Ｆｅ（ＡｌＨ４）２，Ｓｎ（ＡｌＨ４）４等。
目前已发现的配位氢化物中，常温下氢质量分数最高的为ＬｉＢＨ４（１８％），这种物质在２８０℃分解放出３个Ｈ，变为ＬｉＨ和Ｂ，加入ＳｉＯ２后可在１００℃放出氢气［２９］。此外，ＮａＢＨ４的氢含量也比较高［３０］，为
１０．７％。
Ｌｉ３Ｎ的理论最大吸氢量可达１１．５％。１９１０年，Ｄａｆｅｒｔ和Ｍｉｋｌａｕｚ最早报道了Ｌｉ３Ｎ和Ｈ２反应生成
了Ｌｉ３ＮＨ４。Ｈｕ和Ｒｕｃｋｅｎｓｔｅｉｎ等后来的研究表明，从
Ｌｉ３ＮＨ４再转化成Ｌｉ３Ｎ，需要４３０℃的高温和长时间
的加热工艺才能完成，此过程中发生了烧结，以至于大大降低了Ｌｉ３Ｎ的转换率［３１，３２］。Ｐ．Ｃｈｅｎ等人发现了
Ｌｉ３Ｎ吸氢（１７０～２１０℃）后生成ＬｉＮＨ２，ＨＬｉ产物，可以
在２００℃放氢（６．３％）（真空下），剩余的３％氢气要在
３２０℃以上才能放出［３３］。ＬｉＮＨ２中部分Ｌｉ用Ｍｇ代替
（Ｍｇ（ＮＨ２）２＋２ＬｉＮＨ２）可改善工作压力和温度（３ＭＰａ，
２００℃），这种氢含量为５％的材料非常有研究潜力。
最近，丹麦学者开发了一类新的金属氨络合物储氢材料，该类金属氨络合物材料可用Ｍ（ＮＨ３）ｎＸｍ表示（Ｍ＝Ｍｇ，Ｃａ，Ｃｒ，Ｎｉ，Ｚｎ；Ｘ＝Ｃｌ，ＳＯ４）。研究表明，该类材料如Ｍｇ（ＮＨ３）６Ｃｌ２可以以氨的形式存储９．１％的氢，Ｃａ（ＮＨ３）８Ｃｌ２甚至可以达到９．７％，而且整个过程完全可逆，结合使用氨分解催化剂，可使氢在６２０Ｋ以下的温度完全释放，同时其副产物是Ｎ２，不会给环境造成污染。这是迄今为止报道的可逆存储氢量最大的材料［３４，３５］。
４结束语
金属储氢材料，不仅是优良的储氢材料，还是新型的功能材料，可用于电能、机械能、热能和化学能的转换和储存，具有广阔的应用前景。然而到目前为止，那些在室温下容易释放氢的金属氢化物，其可逆
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稀有金属快报
吸氢量不超过２％，无法满足实际需求。同时由于成本、原料来源和性能缺陷等诸多原因的制约，使得这些材料的实际应用受到限制。从可持续发展的战略角度出发，新型的金属储氢材料应满足这样一些要求：①原料来源广、
成本低、制造工艺简单；②密度小、氢含量高、能量密度大；③可逆吸放氢速度快、效率高；④循环使用寿命高等。国际能源协会（ＩＥＡ）规定未来新型储氢材料的标准为：在低于３７３Ｋ下吸氢容量大于５％。要达到这一标准，科研工作者尚需协同努力，做好金属储氢材料的研究工作。参考文献
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１６
综合评述
Ｖｏｌ．２５，Ｎｏ．２，２００６
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ＲｅｓｅａｒｃｈＰｒｏｇｒｅｓｓｏｆＭｅｔａｌＨｙｄｒｏｇｅｎＳｔｏｒａｇｅ
ＳｈａｎｇＦｕｌｉａｎｇ，ＹａｎｇＨａｉｔａｏ，ＨａｎＨａｉｔａｏ
（ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｆＡｄｖａｎｃｅｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｆｏｒＭａｔｅｒｉａｌｓＳｙｎｔｈｅｓｉｓａｎｄＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，
ＷｕｈａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｗｕｈａｎ４３００７０，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｉｍｐｏｒｔａｎｃｅｏｆｈｙｄｒｏｇｅｎｓｔｏｒａｇｅａｎｄｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｍｅｔａｌｈｙｄｒｏｇｅｎｓｔｏｒａｇｅｍａｔｅｒｉａｌｓａｒｅｒｅｖｉｅｗｅｄ．Ａｌｌｋｉｎｄｓｏｆｈｙｄｒｏｇｅｎａｂｓｏｒｂｉｎｇｍａｔｅｒｉａｌｓｂａｓｅｄｏｎｍｅｔａｌａｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｉｎｄｅｔａｉｌ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇｔｈｅｒａｒｅｅａｒｔｈｓｙｓｔｅｍ，Ｌａｖｅｓｐｈａｓｅｓｙｓｔｅｍ，ＭｇｓｙｓｔｅｍａｎｄＴｉｓｙｓｔｅｍｗｉｔｈｔｈｅｉｒｒｅｓｅａｒｃｈｐｒｏｇｒｅｓｓａｎｄｐｒｏｂｌｅｍｓ．Ｔｈｅｐｒｏｓｐｅｃｔｏｆｔｈｅｍｅｔａｌｈｙｄｒｏｇｅｎｓｔｏｒａｇｅｍａｔｅｒｉａｌｓｉｓａｃｃｏｍｐｌｉｓｈｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｍｅｔａｌｈｙｄｒｏｇｅｎｓｔｏｒａｇｅｍａｔｅｒｉａｌｓ；ｓｔｏｒａｇｅｓｔａｎｄａｒｄ；Ｌａｖｅｓｐｈａｓｅ；Ｍｇｓｙｓｔｅｍ
Ｂｉｏｇｒａｐｈｙ：ＳｈａｎｇＦｕｌｉａｎｇ，Ｄｏｃｔｏｒ，ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｆＡｄｖａｎｃｅｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｆｏｒＭａｔｅｒｉａｌｓＳｙｎｔｈｅｓｉｓａｎｄＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，ＷｕｈａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆ
Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｗｕｈａｎ４３００７０，Ｐ．Ｒ．Ｃｈｉｎａ，Ｔｅｌ：００８６－２７－８７８５５６６０，Ｅ－ｍａｉｌ：ｆｅｉｙｕｎ８０８６＠ｈｏｔｍａｉｌ．ｃｏｍ
２００６年２５卷第２期
稀有金属快报
１１
金属储氢材料研究概况
尚福亮，杨海涛，韩海涛
（武汉理工大学新材料复合技术国家重点实验室，湖北武汉４３００７０）
摘
要：综述了氢存储研究的重要性和国内外当前金属储氢材料的研究状况，对稀土系、镁系和钛系４大Ｌａｖｅｓ相系、
系列及金属配位氢化物系储氢材料当前的研究热点和存在问题进行了详细的介绍，并对未来金属储氢材料的研究工作进行了展望。金属储氢材料可用于电能、机械能、热能和化学能的转换和储存，具有广阔的应用前景。然而到目前为止，那些在室温下容易释放氢的金属氢化物，其可逆吸氢量不超过２％，无法满足实际要求。因此，新型储氢材料的开发任重而道远。
关键词：金属储氢材料；存储标准；Ｌａｖｅｓ相；稀土系合金；Ｍｇ系中图法分类号：ＴＧ１３９＋．７
文献标识码：Ａ
文章编号：１００８－５９３９（２００６）０２－０１１－０６
１前言
随着全球经济的迅速发展，人类对能源的需求也与日俱增，尤其是汽车产业的迅猛兴起，加速了煤、石油、天然气等不可再生能源的消耗。同时，石化能源在燃烧过程中放出大量的碳氧化物、氮氧化物、硫氧化物等废气及有毒气体，已经对与人类密切相关的生态环境造成严重的污染和破坏。如全球温室效应和酸雨等。正是因为如此，国际上要求加快研究开发新型绿色能源的呼声日益高涨。氢能被誉为２１世纪的绿色新能源，其众多优异的特性基本上可满足人类当前的需求［１，２］。首先氢能具有很高的热值，燃烧１ｋｇ氢气可产生１．２５×１０６ｋＪ的热量，相当于３ｋｇ汽油或４．５ｋｇ焦炭完全燃烧所产生的热量；其次，氢燃烧释能后的产物是Ｈ２Ｏ，对环境友好，无污染，是绿色清洁能源；最重要的是氢是宇宙中最丰富的元素，来源广泛，可通过太阳能、风能和地热能等自然能分解水而产生，为可再生能源，不存在枯竭问题。
收稿日期：２００５－１１－３０
基金项目：武汉理工大学专项基金资助（４９０２０１０３）
当前，世界上许多国家都在加紧部署和实施氢能战略，迎接氢经济时代的到来，如美国针对规模制氢的计划，日本的计划，欧洲“ＦｕｔｕｒｅＧｅｎ”“ＮｅｗＳｕｎｓｈｉｎｅ”的计划等［３］。然而，虽然氢气的制备技术“Ｆｒａｍｅｗｏｒｋ”
已经成熟，人类比较容易获得大量的氢气，但是氢能的存储和运输却大大限制了氢能的利用，尤其是氢能的存储技术已经成为氢能利用走向实用化、规模化的瓶颈。而氢能的存储关键在于储氢材料的开发，有关储氢材料的研究主要可以概括为３大类：金属储氢材料、多孔吸附储氢材料、有机液态储氢材料。本文主要针对当前金属储氢材料的研究热点和存在问题，对相关金属储氢材料的国内外研究状况进行了较为详细的论述。
２氢的存储标准与现状
衡量储氢材料性能的标准主要有２个：体积密度（ｋｇ／ｍ３）和储氢质量分数。体积密度为系统单位体积
作者简介：尚福亮，男，１９７７年生，博士，武汉理工大学新材料复合技术国家重点实验室，湖北
电话：０２７－８７８５５６６０，Ｅ－ｍａｉｌ：ｆｅｉｙｕｎ８０８６＠ｈｏｔｍａｉｌ．ｃｏｍ
武汉４３００７０，
１２
综合评述
内储存氢气的质量，储氢质量分数为系统储存氢气的质量与系统质量的比值。另外，充放氢的可逆性、充放气速率及可循环使用寿命等也是衡量储氢材料性能的重要参数。
传统的氢气存储方式主要有气态和液态。气态储氢方式简单方便，也是目前储存压力低于１７ＭＰａ的常用方法。但气态储氢存在体积密度较小的缺点，而且运输和使用过程中也存在易爆的安全隐患。液态储氢方法的体积密度（７０ｋｇ／ｍ３）高，但氢气的液化需要冷却到２０Ｋ的超低温下才能实现，此过程消耗的能量约占所储存氢能的２５％～４５％。而且液态氢使用条件苛刻，对储罐绝热性能要求高，目前只限于航天领域。利用吸氢材料与氢气反应生成固溶体和氢化物的固体储氢方式，能有效克服气、液２种储存方式的不足，而且储氢体积密度大、安全度高、运输便利。根据技术发展趋势，今后储氢研究的重点是新型高性能大规模储氢材料的开发。目前研究比较广泛和成熟的主要是金属储氢材料。
３金属储氢材料
金属储氢材料可分为２大类，一类是合金氢化物材料，另一类是金属配位氢化物材料。某些金属或合金与氢反应后以金属氢化物形式吸氢，生成的金属氢化物加热后释放出氢，利用这一特性储氢，其储氢密度可达标准状态下氢气的１０００倍，与液氢相同甚至超过液氢［４］。迄今为止，趋于成熟和具备实用价值的金属氢化物储氢材料主要有稀土系、Ｌａｖｅｓ相系、镁系和钛系４大系列。
３．１稀土系合金
以ＬａＮｉ５为代表的稀土系储氢合金，被认为是所有储氢合金中应用性能最好的一类。１９６９年，荷兰
Ｐｈｉｌｉｐｓ实验室首次报道了ＬａＮｉ５合金具有很高的储
氢能力，从此储氢合金的研究与利用得到了较大的发展。金属间化合物ＬａＮｉ５具有六方结构，其中有许多间隙位置，可以固溶大量的氢。文献［５］对ＬａＮｉ５的晶体结构进行了详细分析。结果表明，ＬａＮｉ５晶胞是
Ｖｏｌ．２５，Ｎｏ．２，２００６
由３个十二面体，９个八面体，６个六面体和３６个四方四面体组成。其中３个十二面体，９个八面体和６个六面体的晶格间隙半径大于氢原子半径，可以储存氢原子。而３６个四方四面体间隙较小，不能储存氢原子。这样，一个晶胞内可以储存１８个氢原子，即最大储氢量为１．３７９％（质量分数，下同）［６］。文献［７，８］报道，ＬａＮｉ５与氢反应生成ＬａＮｉ５Ｈ６，未球磨的ＬａＮｉ５最大储氢量约为１．３８％；球磨后热处理的ＬａＮｉ５最大储氢量约为１．３５％［５］。这些实验结果都为ＬａＮｉ５的最大储氢量为１．３７９％的结论提供了依据。ＬａＮｉ５初期氢化容易，反应速度快，２０℃时的氢分解压仅几个大气压，吸放氢性能优良。ＬａＮｉ５储氢合金的主要缺点是镧的价格高，循环退化严重，易于粉化，密度大［９］。采用混合稀土（Ｌａ，Ｃｅ，Ｓｍ）Ｍｍ替代Ｌａ是降低成本的有效途径，但ＭｍＮｉ５的氢分解压升高，滞后压差大，给使用带来困难。我国学者王启东等研制的含铈量较少的富镧混合稀土储氢合金ＭｌＮｉ５（Ｍｌ是富镧混合稀土），在室温下一次加氢１００～４００ＭＰａ即能活化，吸氢量可达１．５％～１．６％，室温放氢量约９５％～９７％，
并且平台压力低，吸放氢滞后压差小于２０ＭＰａ。其动力学性能良好，２０℃时的吸氢平衡时间小于６ｍｉｎ，放氢平衡时间小于２０ｍｉｎ。ＭｌＮｉ５的成本比ＬａＮｉ５低
２．５倍，易熔炼，抗中毒性好，再生容易。目前采用多
组分掺杂取代Ｌａ１－ｘＲＥｘＮｉ５－ｘＭｘ体系材料得到了进一步深入研究（Ｍ＝Ｍｎ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｃｕ，Ａ，Ｓｎ，Ｇｅ，Ｓｉ；ＲＥ＝富铈混合稀土，Ｃｅ，Ｎｄ）。结果表明，此类材料的热力学和电化学性质与取代元素的性质和取代量有着极其重要的关系［１０］。
此外还可以用Ａｌ，Ｍｎ，Ｓｉ，Ｓｎ，Ｆｅ等置换Ｎｉ以克服合金的粉化，改善其贮氢性能［１１］。加入Ａｌ后合金可以形成致密的Ａｌ２Ｏ３薄膜，合金的耐腐蚀性明显提高；但随Ａｌ含量的增加，电极活化次数增加，放电容量减小，快速放电能力减弱。Ｍｎ对提高容量很有效，加Ｍｎ可以提高合金的动力学性能，但循环性能受到负面影响［８］。Ｓｉ的加入可以加快活化并获得较好的稳定性，但同时提高了自放电速率并降低高倍率放电性能［１２］。Ｓｎ可以提高材料的初始容量及电极的循
２００６年２５卷第２期
稀有金属快报
环寿命，改善吸放氢动力学过程，而含Ｆｅ的合金，具有长寿命、易活化等特点［１３］。
３．２ＡＢ２型Ｌａｖｅｓ相系合金
ＡＢ２型Ｌａｖｅｓ相系合金材料是一类非常具有潜
在研究价值的储氢材料。已经发现的ＡＢ２型储氢材料有３种晶相结构：立方晶相Ｃ１５（ＭｇＺｎ２），六方晶相Ｃ１４（ＭｇＣｕ２）和双六方晶相Ｃ３６（ＮｉＭｇ２）。相结构的稳定性主要取决于构成材料的元素原子的几何半径比、电负性和各原子的化合价等。同以ＬａＮｉ５为代表的稀土系储氢材料相比，Ｌａｖｅｓ相系合金材料（ＺｒＶ２Ｈ５．３，
ＺｒＭｎ２Ｈ３．６，ＺｒＣｒ２Ｈ３．４）具有较高的存储容量，更高的动
力学效率，更长的使用寿命和相对较低的成本等特点［１４］。然而此类材料的氢化物在室温时过于稳定，不易脱氢。更深入的研究侧重于多组分元素取代后形成的Ｌａｖｅｓ相系合金材料，如Ｚｒ１－ｘＴｘ（Ｍｎ，Ｃｒ）２－ｙＭｙ（Ｔ＝
Ｔｉ，Ｙ，Ｈｆ，Ｓｃ，Ｎｂ；Ｍ＝Ｖ，Ｍｏ，Ｍｎ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｇｅ）。其中被取代元素的性质和数量对材料的热
力学性质与电化学性能都会产生很重要的影响。
有关ＺｒＣｒ２－ｘＭｘ体系六方Ｌａｖｅｓ相材料（Ｍ＝Ｎｉ，Ｍｏ；
０．０＜ｘ＜１．０）的中子衍射研究表明，随着Ｎｉ含量的增
加，晶胞的体积减小，但是晶体中间隙缺陷形成的孔洞的直径却会增大，这非常有利于材料的储氢性能的改善［１５］。运用Ｒｅｔｖｅｌｄ分析方法对多组分取代的
Ｚｒ１－ｘＴｘＣｒ２－ｙ体系材料的研究表明，当ｘＮｉ＜１．０时材料为
六方Ｃ１４晶体结构，随后伴随着一个Ｚｒ－Ｎｉ合金相的形成会逐渐转变成立方相的Ｃ１５型结构。同时研究发现该体系材料为单一晶相时的储氢量最大，约为
１．８％，但其动力学性能很差；而多相时其储氢量则相
对适中且具有很好的动力学性能［１６］。Ｍ．Ｂｏｕｏｕｄｉｎａ等还运用Ｍｉｅｄｅｍａ原子晶胞模型，通过计算生成热的方法就过渡金属元素的性质和含量对生成Ｌａｖｅｓ相
ＺｒＣｒ２－ｘＭｘＨ３体系材料（０．０≤ｘ≤０．８，Ｍ＝Ｖ，Ｍｏ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ）的稳定性的影响进行了系统的研究。
结果表明，当Ｍ＝Ｖ，Ｍｏ时形成的金属氢化物比ＺｒＣｒ２要稳定得多，而当Ｍ＝Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｕ，Ｃｏ，Ｎｉ时则形成了较不稳定的金属氢化物。
另有一类ｂｃｃ合金，具有与Ｌａｖｅｓ相共存的一个
１３
相，其吸氢行为与Ｌａｖｅｓ相相同，此相称为与Ｌａｖｅｓ相有关的ｂｃｃ固溶相。ｂｃｃ固溶相吸氢量大，是很有发展潜力的储氢合金。
３．３镁系储氢合金
镁系储氢材料由于储氢量高（镁的理论储氢量为７．６％）、资源丰富以及成本低廉被公认为是最有前景的储氢材料之一［１７，１８］。特别是镁镍合金，镍的加入改变了相关性能，使其成为竞相研究的课题［１９，２０］。
Ｍｇ２Ｎｉ合金由美国Ｂｒｏｏｋｈａｖｅｎ国家实验室首先研制
成功，这类合金的储氢量可达３．８％，密度小，解吸等温线平坦，滞后小，是移动装置上理想的储氢合金。缺点是脱氢温度高（解吸压力为１０５Ｐａ时，解吸温度为２８７℃），吸氢速度较低，热焓增量大［２１，２２］。
Ａ．Ｚａｌｕｓｋａ研究了氢气气氛下进行球磨的单质镁
的储氢性能。结果发现［２３］，粒径３０ｎｍ的镁粉，在１ＭＰａ，３００℃时２０ｍｉｎ内储氢量即达４．０％。这种纳米晶镁甚至不经活化，在第１次吸氢时就展示出相当好的吸氢能力，而多晶镁在３００℃时基本不吸氢。
ＨｕｏｔＪ等将５％Ｖ与ＭｇＨ２球磨后［２４］，在１５０℃，１ＭＰａ
氢压下，仅２０ｓ内吸氢量达４．６％，１００ｓ内达到最大吸氢量；在２００℃，０．０１５ＭＰａ氢压下，２００ｓ内完全放氢，吸放氢温度明显降低。通过添加Ｃａ，Ｃｕ，Ａｌ和稀土金属可提高其吸放氢的速度，从而形成了适合不同用途的Ｍｇ２Ｃｕ，Ｍｇ２Ｃａ，Ｍｇ１．９２Ａｌ０．０８Ｎｉ等镁系储氢合金。机械合金化（ＭＡ）方法是２０世纪７０年代发展起来的一种用途广泛的材料制备技术，通过ＭＡ制备镁基储氢材料，可以很容易使样品获得纳米晶和非晶等结构，大大改善了合金的储氢性能。ＩｋｅｄａＫ等人［２５］研究发现，通过机械合金化法合成无定形α－
ＭｇＮｉ１－ｘＴｘ（Ｔ＝Ｃｏ，Ｃｕ；ｘ＝０～
０．５），其中Ｃｏ的掺杂引起了结晶温度升高，而Ｃｕ的掺杂则导致结晶温度降低。热力学分析表明该无定形体的生成焓无明显的变化，但其Ｐ－Ｃ－Ｔ表明，这种替代的氢位能不稳定，更有利于吸放氢。
表面改性方法能大大改善储氢合金在充放电过程中的粉化和氧化问题，提高储氢合金的综合电化学性能。Ｓｕｄａ等［２６］应用氟处理技术改善Ｍｇ基合金
１４
综合评述
的表面特性。结果表明，合金经表面处理后，提高了合金的氢化性能，使处理过的合金在比较温和的条件下表现出良好的吸氢性能；同时合金氟化处理后，在４０℃下就可吸氢。近年来对价格低廉的镁储氢材料的研究取得了重大突破，为镁基储氢材料的实用化奠定了基础。
３．４Ｆｅ－Ｔｉ系
１９６９年，美国Ｂｒｏｏｋｈａｖｅｎ国立实验室首次合成
具有ＣｓＣｌ结构的ＦｅＴｉ合金，其储氢量为１．８％。ＦｅＴｉ合金储氢能力好，甚至还略高于ＬａＮｉ５［２７］，其作为储氢材料的优越性在于：①ＦｅＴｉ合金活化后，能可逆地吸放大量的氢，且氢化物的分解压强仅为几个大气压，很接近工业应用；②Ｆｅ，Ｔｉ元素在自然界中含量丰富，价格便宜，适合在工业中大规模应用。因此，
ＦｅＴｉ合金一度被认为是一种很有应用前景的储氢材
料，而深受人们关注。但是由于材料中有ＴｉＯ２层形成，使得该材料极难活化，限制了其应用。
２０世纪７０年代以来，人们就ＦｅＴｉ合金的活化
机理以及如何改善其活化性能进行了大量的研究。改善ＦｅＴｉ合金活化性能最有效的途径是合金化和纳米化。研究结果表明，用Ｍｎ，Ｃｒ，Ｚｒ，Ｎｉ等过渡族元素取代ＦｅＴｉ合金中的部分Ｆｅ就可以明显改善合金的活化性能，使合金在室温下经一段孕育期就能吸放氢。但同时要损失合金一部分其他储氢性能，如储氢量减小，吸放氢平台斜率增大等。在不同的气氛下，采用机械合金化工艺掺杂催化元素Ｐｄ，可极大改善材料的活化性能和吸放氢性能。在纯Ａｒ气氛下，掺杂少量的Ｎｉ，球磨２０～３０ｈ后制备的ＦｅＴｉ材料不需活化即可很容易地吸氢。这种动力学性能的显著改善主要是由于在这种条件下生成了一部分被Ｎｉ颗粒包裹着的、
细化了的ＦｅＴｉ合金粉末，其起到了催化活性中心的作用［２８］。此外，研究还表明用机械压缩和酸、碱等化学试剂表面处理也能改善ＦｅＴｉ合金的活化性能。
３．５金属配位氢化物
另一类金属储氢材料是金属配位氢化物，它们是由碱金属（如：Ｌｉ，Ｎａ，Ｋ）或碱土金属（如：Ｍｇ，Ｃａ）
Ｖｏｌ．２５，Ｎｏ．２，２００６
与第ⅢＡ元素（如：Ｂ，Ａｌ）或非金属元素形成，如：
ＮａＡｌＨ４，Ａｌ与４个Ｈ形成的是共价键，与Ｎａ形成的
是离子键。含有铝元素的配位氢化物还有Ｓｃ（ＡｌＨ６），
Ｃｒ（ＡｌＨ６）２，Ｃｏ（ＡｌＨ６）３，Ｔｉ（ＡｌＨ４）４，Ｍｇ（ＡｌＨ４）２，Ｆｅ（ＡｌＨ４）２，Ｓｎ（ＡｌＨ４）４等。
目前已发现的配位氢化物中，常温下氢质量分数最高的为ＬｉＢＨ４（１８％），这种物质在２８０℃分解放出３个Ｈ，变为ＬｉＨ和Ｂ，加入ＳｉＯ２后可在１００℃放出氢气［２９］。此外，ＮａＢＨ４的氢含量也比较高［３０］，为
１０．７％。
Ｌｉ３Ｎ的理论最大吸氢量可达１１．５％。１９１０年，Ｄａｆｅｒｔ和Ｍｉｋｌａｕｚ最早报道了Ｌｉ３Ｎ和Ｈ２反应生成
了Ｌｉ３ＮＨ４。Ｈｕ和Ｒｕｃｋｅｎｓｔｅｉｎ等后来的研究表明，从
Ｌｉ３ＮＨ４再转化成Ｌｉ３Ｎ，需要４３０℃的高温和长时间
的加热工艺才能完成，此过程中发生了烧结，以至于大大降低了Ｌｉ３Ｎ的转换率［３１，３２］。Ｐ．Ｃｈｅｎ等人发现了
Ｌｉ３Ｎ吸氢（１７０～２１０℃）后生成ＬｉＮＨ２，ＨＬｉ产物，可以
在２００℃放氢（６．３％）（真空下），剩余的３％氢气要在
３２０℃以上才能放出［３３］。ＬｉＮＨ２中部分Ｌｉ用Ｍｇ代替
（Ｍｇ（ＮＨ２）２＋２ＬｉＮＨ２）可改善工作压力和温度（３ＭＰａ，
２００℃），这种氢含量为５％的材料非常有研究潜力。
最近，丹麦学者开发了一类新的金属氨络合物储氢材料，该类金属氨络合物材料可用Ｍ（ＮＨ３）ｎＸｍ表示（Ｍ＝Ｍｇ，Ｃａ，Ｃｒ，Ｎｉ，Ｚｎ；Ｘ＝Ｃｌ，ＳＯ４）。研究表明，该类材料如Ｍｇ（ＮＨ３）６Ｃｌ２可以以氨的形式存储９．１％的氢，Ｃａ（ＮＨ３）８Ｃｌ２甚至可以达到９．７％，而且整个过程完全可逆，结合使用氨分解催化剂，可使氢在６２０Ｋ以下的温度完全释放，同时其副产物是Ｎ２，不会给环境造成污染。这是迄今为止报道的可逆存储氢量最大的材料［３４，３５］。
４结束语
金属储氢材料，不仅是优良的储氢材料，还是新型的功能材料，可用于电能、机械能、热能和化学能的转换和储存，具有广阔的应用前景。然而到目前为止，那些在室温下容易释放氢的金属氢化物，其可逆
２００６年２５卷第２期
稀有金属快报
吸氢量不超过２％，无法满足实际需求。同时由于成本、原料来源和性能缺陷等诸多原因的制约，使得这些材料的实际应用受到限制。从可持续发展的战略角度出发，新型的金属储氢材料应满足这样一些要求：①原料来源广、
成本低、制造工艺简单；②密度小、氢含量高、能量密度大；③可逆吸放氢速度快、效率高；④循环使用寿命高等。国际能源协会（ＩＥＡ）规定未来新型储氢材料的标准为：在低于３７３Ｋ下吸氢容量大于５％。要达到这一标准，科研工作者尚需协同努力，做好金属储氢材料的研究工作。参考文献
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综合评述
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ＳｈａｎｇＦｕｌｉａｎｇ，ＹａｎｇＨａｉｔａｏ，ＨａｎＨａｉｔａｏ
（ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｆＡｄｖａｎｃｅｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｆｏｒＭａｔｅｒｉａｌｓＳｙｎｔｈｅｓｉｓａｎｄＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，
ＷｕｈａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｗｕｈａｎ４３００７０，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｉｍｐｏｒｔａｎｃｅｏｆｈｙｄｒｏｇｅｎｓｔｏｒａｇｅａｎｄｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｍｅｔａｌｈｙｄｒｏｇｅｎｓｔｏｒａｇｅｍａｔｅｒｉａｌｓａｒｅｒｅｖｉｅｗｅｄ．Ａｌｌｋｉｎｄｓｏｆｈｙｄｒｏｇｅｎａｂｓｏｒｂｉｎｇｍａｔｅｒｉａｌｓｂａｓｅｄｏｎｍｅｔａｌａｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｉｎｄｅｔａｉｌ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇｔｈｅｒａｒｅｅａｒｔｈｓｙｓｔｅｍ，Ｌａｖｅｓｐｈａｓｅｓｙｓｔｅｍ，ＭｇｓｙｓｔｅｍａｎｄＴｉｓｙｓｔｅｍｗｉｔｈｔｈｅｉｒｒｅｓｅａｒｃｈｐｒｏｇｒｅｓｓａｎｄｐｒｏｂｌｅｍｓ．Ｔｈｅｐｒｏｓｐｅｃｔｏｆｔｈｅｍｅｔａｌｈｙｄｒｏｇｅｎｓｔｏｒａｇｅｍａｔｅｒｉａｌｓｉｓａｃｃｏｍｐｌｉｓｈｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｍｅｔａｌｈｙｄｒｏｇｅｎｓｔｏｒａｇｅｍａｔｅｒｉａｌｓ；ｓｔｏｒａｇｅｓｔａｎｄａｒｄ；Ｌａｖｅｓｐｈａｓｅ；Ｍｇｓｙｓｔｅｍ
Ｂｉｏｇｒａｐｈｙ：ＳｈａｎｇＦｕｌｉａｎｇ，Ｄｏｃｔｏｒ，ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｆＡｄｖａｎｃｅｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｆｏｒＭａｔｅｒｉａｌｓＳｙｎｔｈｅｓｉｓａｎｄＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，ＷｕｈａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆ
Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｗｕｈａｎ４３００７０，Ｐ．Ｒ．Ｃｈｉｎａ，Ｔｅｌ：００８６－２７－８７８５５６６０，Ｅ－ｍａｉｌ：ｆｅｉｙｕｎ８０８６＠ｈｏｔｍａｉｌ．ｃｏｍ