氢能是社会可持续发展的理想能源,然而其大规模应用受到氢制取、储运和应用三大关键技术的制约。固态储氢是目前最有发展前景的储氢方式之一,但与车载应用的目标还相距甚远。本文以Mg基储氢合金、传统Ti Cr2基和Zr Fe2基AB2型合金和过渡族配位铝氢化物为研究对象,采用金属固溶、多元复合、合金化、纳米限域等多种手段对这些金属氢化物和配位氢化物进行热力学和动力学性能调控,旨在获得吸放氢温度低、循环性能良好的高容量储氢体系,从而推动实现车载应用。通过金属固溶可以实现Mg2Ni合金热力学和动力学性能的双调控。In固溶使得Mg2In0.1Ni固溶体的放氢反应焓变由64.5 k J/mol降低至38.4 k J/mol,放氢激活能从80 k J/mol减少为28.9 k J/mol,但传统通过混粉-烧结-球磨制备固溶体的方法周期长、能耗大、效率低,不利于大规模生产。为了提高制备效率,采用介质阻挡放电等离子体辅助球磨制备Mg-In-F和Mg-In-Al-Ti固溶体体系。由于等离子体的热效应和高能电子的冲击效应及机械球磨的冲击和剪切作用,等离子辅助球磨能促进金属元素的合金化,加速形成Mg(In)二元和Mg(In,Al)三元固溶体。同时球磨过程中能够生成原位Mg F2催化剂,促进H2的吸附和解离,从而改善合金的动力学性能。介质阻挡放电等离子体辅助球磨实现了镁基储氢合金热力学和动力学性能的双调控:Mg-In-F体系的放氢反应焓变从79 k J/mol降低为69.2 k J/mol,放氢激活能从160 k J/mol降低为127.7 k J/mol;Mg-In-Al-Ti体系的放氢反应焓变进一步降低至65.2 k J/mol,放氢激活能为125.2 k J/mol。通过合金化调控Ti Cr2和Zr Fe2合金的吸放氢热力学及动力学性能,开发出适用于高压复合储氢系统的AB2型Ti-Cr-Mn基和Zr-Fe基高压储氢合金。在Ti-Cr-Mn基合金中,采用适量Mo取代Cr不仅能够提高吸放氢平台压,而且可以保持较高的放氢量。其中,(Ti0.85Zr0.15)1.1Cr0.9Mo0.1Mn合金具有最好的综合储氢性能,0℃下的放氢平台压和放氢量分别为0.95 MPa和1.78 wt%。该合金与35 MPa高压气态储氢器组成复合储氢系统,当合金的装载量为28%时,复合储氢系统的体积密度和质量密度分别达到了40 kg/m3和2.72 wt%。在Zr-Fe基合金中,采用V进行合金化,不仅可以降低合金的平台压还能提高储氢量,进一步添加Ti能降低放氢平台的斜度。其中,(Zr0.7Ti0.3)1.04Fe1.8V0.2合金具有最好的综合储氢性能,0℃下的放氢平台压和放氢量分别为1.12 MPa和1.51 wt%。在35 MPa高压复合储氢系统中,装载量为30%时,体积密度和质量密度分别为40 kg/m3和1.95 wt%。通过高压球磨法制备了不稳定过渡族配位铝氢化物M(Al H4)3(M=Sc,Y)。Sc(Al H4)3极不稳定,在高压球磨(16.5 MPa)过程中分解为Sc H2,Al和H2。Y(Al H4)3稳定性较高,球磨后为非晶态,其放氢过程分四步进行。第一步放氢过程为Y(Al H4)3→YAl H6+2Al+3H2(80~170℃),初始放氢温度低至80℃,在140℃下30 min内的放氢量高达3.4 wt%,且放氢激活能低至91.7 k J/mol。在145℃和10 MPa H2的条件下,第一步放氢过程的可逆储氢量为2.6 wt%,为理论储氢量的75%。