引言：

氢能是一种来源丰富、绿色低碳、应用广泛的二次能源，正逐步成为全球能源转型发展的重要载体之一。储氢合金可以将氢通过化学吸附将以金属氢化物的形式储存起来，实现了在常温低压下的吸/放氢，因此具有储氢体积密度大、操作便捷、运输安全方便、成本低等优势在诸多领域有着广泛应用，是最具发展潜力的一种储氢方式。但固态储氢的发展和应用需要依赖储氢材料的开发和利用，所以对储氢合金的性能优化显得尤为重要。而储氢合金的核心性能（平台压力、最大储氢容量、平台滞后性）则可以通过PCT曲线获取，并且根据这些关键性能指标将其按照核心应用场景进行分类，包括低压型储氢合金、高压型储氢合金、低温型储氢合金、高温型储氢合金。下面对PCT曲线中涉及的核心指标和不同类型储氢合金及其应用场景进行详细介绍。

一、PCT曲线：了解储氢能力的关键

1. 什么是PCT曲线？

PCT曲线（Pressure-Composition-Temperature Curve）以储氢量为横坐标，氢气压力为纵坐标，反映储氢合金在不同压力和温度下吸氢和放氢的过程，一条完整的PCT曲线应包括吸氢和放氢两条曲线，是分析储氢合金材料性能的核心手段。

图1  不同温度下PCT曲线示意图

2. PCT曲线核心指标：

(1) 储氢容量：吸氢曲线的终点即为储氢合金的最大储氢量。

(2) 吸/放氢平台压力：判断储氢合金材料适配场景的核心参数。吸氢平台压力是储氢合金材料从“低储氢态”向“高储氢态”转变时的压力，代表“充氢时需要施加的最低压力”即压力需略高于吸氢平台压力，储氢材料才能持续吸氢；反之，放氢平台压力是储氢合金材料从“高储氢态”向“低储氢态”转变时的压力，代表“放氢时能提供的最低压力”即压力需略低于放氢平台压力，储氢合金材料才能持续放氢。

(3) 滞后性：反映储氢循环的能量损耗与稳定性。滞后性是同一温度下，吸氢与放氢曲线的“分离程度”。曲线越分离，滞后性越强，反映为吸/放氢可逆性越差，长期循环后易出现粉化，导致循环寿命降低。

(4) 平台区：PCT曲线的平台区越宽越平代表储氢合金在平台压力范围内可存储的氢气越多，压力越稳定，其有效储氢量越高，有利于系统稳定充放氢。

二、储氢合金类型及其应用场景

根据储氢合金的关键性能指标（平台压力、温度适应性），将其按照核心应用场景分为低压型储氢合金、高压型储氢合金、低温型储氢合金、高温型储氢合金。

1. 低压型储氢合金

低压型储氢合金具有较低的平台压力（通常＜1 MPa，甚至接近常压），该类型合金的核心优势是在常温、近常压环境下安全、高效存储氢气，能够提升储氢安全性与稳定性，尤其适用于需长期静态储氢和低压用氢的场景，如便携式氢能设备、微型氢能动力装置、医疗与精密仪器领域、分布式氢能储存与供能等。

图2  低压型储氢合金PCT曲线（25℃）

2. 高压型储氢合金

高压型储氢合金具有较高的平台压力（通常＞1 MPa，部分可达10MPa以上），该类型合金的核心优势是在需要快速充放氢、且能适配中高压环境的氢能系统中，实现氢气的高效存储与输运，尤其适配需高储氢密度和快速响应的场景，如车载氢能动力系统、固定式大规模氢能缓冲存储、移动式氢能应急供能设备、氢能储能与电网调峰等。

图3  高压型储氢合金PCT曲线（25℃）

3. 低温型储氢合金

低温型储氢合金通常需在-200℃~0℃的低温环境下实现高效储氢（如基于稀土系、钛系的改性合金），该类型合金的核心应用场景是在低温工况或需适配低温氢源的系统中，实现氢气的高密度、低能耗存储，尤其适配与低温氢能产业链结合的场景，如低温氢能运输与接收终端、航天与深空探测领域、低温燃料电池系统配套、低温氢能科研与特种装备等。

图4  低温型储氢合金PCT曲线（-15℃）

4. 高温型储氢合金

高温型储氢合金通常需在100℃~500℃的高温环境下实现高效储氢与放氢（如镁基合金），该类型合金的核心应用场景是在高温工况或能利用工业余热/废热的系统中，实现氢气的高密度存储与能量耦合利用，尤其适配与高温能源系统结合的场景，如工业余热/废热耦合储氢系统、高温燃料电池配套储氢、固定式大规模高温氢能储能、航空航天与特种动力领域等。

图5  高温型储氢合金PCT曲线（300℃）

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