研究背景
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氢气作为一种清洁、安全、高效、可再生的能源，是人类摆脱对“三大能源”依赖性的最经济、最有效的替代能源之一。储氢技术作为氢气从生产到利用过程中的桥梁，是指将氢气以稳定形式的能量储存起来，以方便使用的技术。其关键点在于如何提高氢气存储的能量密度。常以氢气的质量密度，即释放出的氢气质量与总质量之比，来衡量储氢技术的优劣。美国能源局DOE要求国内车载氢能电池的氢气质量密度的最终目标是6.5%。同时，氢气为易燃、易爆气体，在评价储氢技术优劣时，还须考虑安全性。一项技术的使用，还须考虑经济性、能耗以及使用周期等因素。为了寻求兼顾储氢密度、安全性、成本、使用期限等因素的储氢技术，各国学者对其进行了系列研究。按储氢的原理分为物理储氢、化学储氢与其它储氢。本文围绕这3大类储氢技术，对其研究现状进行综述，并探讨了未来储氢技术的发展方向。
”重点内容导读
物理储氢技术是指通过改变储氢条件提高氢气密度，以实现储氢的技术。该技术为纯物理过程，无需储氢介质，成本较低，且易放氢，氢气浓度较高。主要分为高压气态储氢与低温液化储氢。高压气态储氢技术是指在高压下，将氢气压缩储存，具有成本较低、能耗低、易脱氢、工作条件较宽等特点，是发展最成熟、最常用的储氢技术。然而，其储氢密度受压力受储罐材质限制。低温液化储氢技术利用氢气在高压、低温条件下液化，体积密度为气态时的845倍的特点，实现高效储氢，其输送效率高于气态氢。但其储氢的储罐容积一般较小，氢气质量密度为10%左右。
化学储氢技术是利用储氢介质在一定条件下能与氢气反应生成稳定化合物，再通过改变条件实现放氢的技术，主要包括有机液体储氢、液氨储氢、配位氢化物储氢、无机物储氢与甲醇储氢。有机液体储氢技术基于不饱和液体有机物在催化剂作用下进行加氢反应，生成稳定化合物，当需要氢气时再进行脱氢反应。液氨储氢技术是指将氢气与氮气反应生成液氨，作为氢能的载体进行利用，是最具前景的储氢技术之一。液氨在常压、400 ℃条件下即可得到H2，常用的催化剂包括钌系、铁系、钴系与镍系。配位氢化物储氢利用碱金属与氢气反应生成离子型氢化物，在一定条件下，分解出氢气。无机物储氢材料基于碳酸氢盐与甲酸盐之间相互转化，实现储氢、放氢。甲醇储氢技术是指将一氧化碳与氢气在一定条件下反应生成液体甲醇，作为氢能的载体进行利用。在一定条件下，甲醇可分解得到氢气，用于燃料电池，同时，甲醇还可直接用作燃料。
其它储氢技术包括吸附储氢与水合物法储氢，均是固态储氢。前者是利用吸附剂与氢气作用，实现高密度储氢；后者是利用氢气生成固体水合物，提高单位体积氢气密度。吸附储氢所利用到的吸附材料主要包括合金、碳分子筛、金属有机骨架化合物等。水合物法储氢技术是指将氢气在低温、高压的条件下，与水生成固体水合物进行储存。由于水合物在常温、常压下即可分解，因此，该方法脱氢速度快、能耗低，同时，其储存介质仅为水，具有成本低、安全性高等特点。根据水合反应发生的条件和体系组成的差异，能够生成I型、Ⅱ型、H型与半笼型的固体水合物。水合物法储氢技术虽在理论上是可行的，已经成为研究热点，但还达不到实用要求。未来研究方向主要在于复合储氢工艺的研究、相关机理的完善、水合物生成条件的缓解与储氢密度的提高等方面。
结论
为了实现氢能的广泛应用，研发高效、低成本、低能耗的储氢技术是关键。目前，常用的储氢技术包括物理储氢、化学储氢与其它储氢。物理储氢的成本较低、放氢较易、氢气浓度较高，但其储存条件较苛刻，安全性较差，且对储罐材质要求较高。化学储氢通过生成稳定化合物以实现储氢，虽然安全性较高，但放氢较难，且难得到纯度较高的氢气。其它储氢中的吸附储氢虽能一定程度上避免物理储氢安全性低的问题，但其也一定程度地存在化学储氢放氢难、储氢密度不高等问题，同时其成本相对较高。水合物法储氢具有易脱氢、成本低、能耗低等特点，但需要实践检验。
基于以上分析，今后工作的重点将集中在以下几方面：① 轻质、耐压、高储氢密度的新型储罐的研发。② 完善化学储氢技术中相关储氢机理，以期从理论角度找到提高储氢密度、降低放氢难度、提高氢气浓度的方法；③ 结合氢能的利用工艺、条件，合成高效的催化剂，优化配套的储氢技术，以综合提高氢能的利用效率；④ 提高各类储氢技术的效率，降低储氢过程中的成本，提高安全性，降低能耗，提高使用周期，探究兼顾安全性、高储氢密度、低成本、低能耗等需求的方法；⑤ 复合储氢技术的研发，综合各类储氢技术的优点，采用两种或多种储氢技术共同作用。探究复合储氢技术的结合机理，提高复合储氢技术的效率。
