李 建 ，张立新 ，李瑞懿 ，杨啸 ,2，张挺 ,2,3

（1中科南京未来能源系统研究院，江苏 南京 211135；2中国科学院工程热物理研究所；3中国科学院轻型动力创新研究院，北京 100190）

建立“脱碳”社会，减缓因传统化石燃料带来的全球气候变暖、海啸等气候灾害，已成为国际社会的广泛共识。因此，各国纷纷寻求更环保、更容易获得的高效绿色能源进行能源转型。目前在这方面可选择的可再生绿色能源有风能、太阳能、潮汐能、生物质能等[1]。氢能作为一种理想的清洁能源，其与氧气的燃烧产物仅为水，完全清洁绿色。并且氢是地球上储量最丰富的元素，也是单位质量能量密度最高的能源，如表1所示氢气释放的能量高达142 MJ/kg，是汽油的3.25倍，天然气的3.4倍。且氢气的燃烧效率约为60%，而汽油和柴油等化石燃料的效率分别仅为22%和45%[2-3]。这进一步证实了氢气可以作为合适的替代能源的潜力。

表1 氢气与汽油蒸汽、天然气的性质比较Table 1 Properties of hydrogen,gasoline vapor and natural gas

在氢能源体系中，氢的生产是基础，氢的储存和运输是进行大规模应用的前提。现如今制氢技术已经相当成熟[4-6]，然而由于氢气分子的小尺寸允许其渗透通过最常见的罐体材料，导致氢气会出现稳定的流失，同时氢的可燃性(尤其是与空气接触时)，在储存和运输过程中的安全问题也给储氢技术带来了巨大的挑战并制约了氢能的应用场景[7]。因此，寻求安全、高效、经济和更节能的储氢技术是氢能利用发展的主要方向[8]。当前，储氢方式主要有高压气态储氢[9]、低温液压储氢[10]、固态储氢[11]和有机液体储氢[12]等，分别以压缩、液化、物理或化学结合的方式来储存氢气。……