在当今世界，能源问题已然成为全球关注的焦点。传统化石能源的日益枯竭以及其对环境造成的负面影响，促使人们迫切地想寻找清洁、高效、可持续使用的新型能源。氢能，以其高能量密度、无污染等显著优势，成为未来能源体系中极具潜力的候选者。而储氢技术作为氢能大规模应用的关键环节，其发展程度将直接影响氢能产业的前进脚步。钒基储氢合金，作为储氢材料领域的重要一员，因其独特的晶体结构和优异的吸放氢性能，近年来受到了科研界和产业界的广泛关注。相较于其他储氢材料，钒基储氢合金具有较高的储氢量、良好的吸放氢动力学性能等优势，这些优势使其在氢能储存与应用方面展现出巨大的潜力。本书聚焦于钒基储氢合金，在广泛了解国内外相关领域的最新研究成果的基础上，系统地介绍了其研究现状、基础理论、制备方法、性能表征以及作者开展的实验研究。本书可作为氢能、储氢技术以及材料科学等相关领域的科研人员、工程技术人员和高校师生的参考书籍。全书由浙江水利水电学院杭州明高级工程师著。本书在编写中得到了浙江水利水电学院史立秋教授、冯燕副教授和杨丽高工，以及浙江大学陈立新教授和中山大学肖学章教授的指导和帮助。本书的出版得到了浙江水利水电学院以及;南浔学者项目的资助，在此一并表示感谢!我们也深知，对于钒基储氢合金的研究仍然处于不断探索和发展的阶段。许多关键科学问题尚未得到完全解决，实际应用中也面临着诸多挑战。本书或许只是这个漫长研究征程中的一个阶段性总结，再加上编者水平有限，书中不足之处，恳请广大读者批评、指正。

著者2025年5月

本书系统介绍了储氢技术，重点聚焦于钒基储氢合金这一先进材料。内容从储氢技术概述与挑战切入，详细阐述了钒基合金的储氢原理、种类划分及其核心特点。随后，本书深入探讨了多种合金制备工艺（如熔炼法、机械合金化法）和微观结构的表征手段（如X 射线衍射、电镜分析），并全面介绍了其热力学、动力学等关键性能的测试方法。最后，通过大量实验研究，具体分析了多种成分（如T_i V_Fe_Zr 系）的钒基合金的微观结构及其对储氢量、循环稳定性等性能的影响，为高性能储氢材料的研发提供了重要的理论与技术支撑。本书可供氢能、储氢技术以及材料科学等相关领域的科研人员、工程技术人员和高校师生参考。

无

第1章 绪论 0011.1 概述 0041.2 氢的储存 0061.2.1 高压气态储氢 0061.2.2 低温液态储氢 0091.2.3 固态储氢 0111.2.4 其他储氢方式 0181.3 储氢技术展望与挑战 018

第2章 钒基储氢合金的特点和种类 0212.1 储氢合金的特点及用途 0212.2 合金储氢的基本原理 0232.2.1 吸放氢的化学反应本质 0232.2.2 吸放氢反应动力学模型 0262.2.3 吸放氢过程的热力学参数 0272.2.4 吸放氢过程的动力学参数 0292.3 钒基储氢合金的种类 0292.3.1 V 金属的结构和储氢特性 0312.3.2 T_i V 二元钒基储氢合金 0322.3.3 三元钒基储氢合金 0342.3.4 四元钒基储氢合金 0402.3.5 其他钒基多元合金 049

第3章 钒基储氢合金的制备方法 0543.1 熔炼法 0543.1.1 电弧熔炼法 0543.1.2 感应熔炼法 0563.2 机械合金化法 0603.3 自蔓延高温合成法 061

第4章 钒基储氢合金的微观结构及性能表征 0644.1 微观结构表征 0644.1.1 X 射线衍射分析 0644.1.2 扫描电镜分析 0664.1.3 透射电子显微镜分析 0684.1.4 能谱分析 0694.2 储氢性能测试 0714.2.1 吸放氢量 0714.2.2 热力学性能 0714.2.3 动力学性能 0734.2.4 循环稳定性表征 076

第5章 钒基储氢合金结构和储氢性能研究 0775.1 合金的成分设计及样品制备 0785.1.1 合金成分设计 0785.1.2 合金样品制备 0785.2 合金的微观结构分析及热分析 0795.3 合金的储氢性能测试 0805.4 Ti10 V90_ x Fex （x = 3，5，6，7，9） 系合金的微观结构和储氢性能 0805.4.1 合金的微观结构 0805.4.2 合金的储氢性能 0825.4.3 小结 0885.5 Ti10 V84_ x Fe6 Zrx （x = 1，2，4，6，8） 系合金的微观结构和储氢性能 0885.5.1 合金的微观结构 0895.5.2 合金的储氢性能 0935.5.3 小结 1015.6 Ti10十 x V80 _ x Fe6 Zr4（x = 0，5，10，15） 系合金的微观结构和储氢性能 1025.6.1 合金的微观结构 1025.6.2 活化行为与吸放氢性能 1075.6.3 小结 1125.7 Ti10 V83 _ x Fe6 ZrMnx （x = 0，2，4，6） 系合金的微观结构和储氢性能 1135.7.1 合金的微观结构 1135.7.2 合金的储氢性能 1155.7.3 小结 1205.8 Ti10 V80 _ x Crx Fe6 Zr4 （x = 0，6，10，14） 系合金的微观结构和储氢性能 1215.8.1 合金的微观结构 1215.8.2 合金的储氢性能 1255.8.3 小结 1305.9 热处理对Ti10 V77 Cr6 Fe6 Zr 合金的微观结构和储氢性能的影响 1315.9.1 合金的微观结构 1355.9.2 合金的储氢性能 1375.9.3 小结 1445.10 Ti16 Zr5 Cr22 V57_ x Fex （x = 2，4，6，8） 系合金的微观结构和储氢性能 1445.10.1 合金的微观结构 1455.10.2 合金的储氢性能 1495.10.3 小结 1565.11 Ti16 Cr22 Zr5 V55_ x Fe2 Mnx （x = 0，1，2，3）系合金的微观结构和储氢性能 1565.11.1 合金的微观结构 1565.11.2 合金的储氢性能 1605.11.3 小结 1625.12 Ti20 _ x Zrx Cr24 Mn8 V40 Fe8 （x = 0，1，2，3，4） 系合金的微观结构和储氢性能 1625.12.1 合金的微观结构 1625.12.2 合金的储氢性能 1655.12.3 小结 167

参考文献 169