在能源变革的宏伟蓝图中，氢能凭借清洁、高效、可再生等诸多优势，成为了未来能源体系的关键支柱。

然而，要充分释放氢能的巨大潜力，高效的储氢技术是绕不开的核心难题。

在琳琅满目的储氢技术宝库中，钛铁合金储氢以其独特魅力，吸引着全球科研人员不断探索钻研。从最初的惊艳亮相，到在挑战中砥砺前行，再到如今持续迸发创新活力，钛铁合金储氢的每一步发展，都凝聚着科研智慧，也为氢能大规模应用筑牢根基。

钛铁合金储氢的诞生：开启储氢新篇

20 世纪 70 年代，美国布鲁克海文国立研究所的 Reilly 和 Wiswall，在储氢材料的探索之路上取得了重大突破，成功发现了 TiFe 合金。这一发现，宛如在黑暗中点亮的明灯，为储氢领域开辟出一条全新的赛道。

活化后的 TiFe 合金展现出令人惊叹的特性，能在室温下可逆地吸收和释放大量氢气。理论上，其储氢量可达 1.86wt%，且室温下平衡氢压为 0.3MPa，与工业应用需求高度契合。

更具优势的是，钛和铁在地球上储量丰富，价格亲民。这些得天独厚的条件，使 TiFe 合金自诞生起，便被视作工业储氢领域极具潜力的 “明日之星”，为后续研究和应用奠定了坚实基础。

早期发展：突破困境，崭露头角

随着研究的逐步深入，TiFe 合金在实际应用中的短板逐渐显现。其活化过程困难重重，需在高温、高压的严苛条件下，历经多次循环才能实现有效活化。这无疑极大增加了操作复杂性与成本，严重制约了其广泛应用。

面对这些阻碍，科研人员踏上了漫长而艰辛的探索征程。他们在 Ti - Fe 二元合金基础上，尝试用其他元素替代 Fe，期望借此改善合金性能。

经过无数次试验与筛选，一系列新型合金应运而生。比如，部分研究团队发现，向 TiFe 合金中添加少量 Mo、Cr 等元素，能显著优化合金活化性能。

这些添加元素犹如神奇的 “魔法剂”，改变合金微观结构，降低氢原子在合金中的扩散阻力，让合金活化变得更加容易。

通过这些改进，TiFe 基合金在储氢领域逐渐崭露头角，开始在一些特定场景中得到尝试性应用。

国外研究：前沿突破，创新领航

全球科研人员在钛铁合金材料性能优化方面成绩斐然。一些研究聚焦于精确调控合金成分比例，以此调整晶体结构，提升储氢性能。

研究表明，当 Ti 和 Fe 比例在特定范围内微调时，合金晶体结构会发生微妙变化，增加氢原子存储位点，提高储氢量。

同时，利用先进纳米技术制备纳米级钛铁合金颗粒成为研究热点。纳米颗粒拥有极大比表面积，能让氢原子在合金表面更快速地吸附和脱附，显著提升合金吸放氢动力学性能。

近几年的实验数据显示，采用纳米结构的钛铁合金，吸氢速度相比传统微米级合金提高数倍，为快速充放氢应用场景带来了更多可能。

国内研究：百花齐放，成果丰硕

在国内，近年来，众多科研机构和企业积极投身钛铁合金研究，推动该领域蓬勃发展。

西北有色金属研究院的钛合金研究所，凭借深厚技术积累与专业人才团队，在钛铁合金微观结构调控、性能优化等基础研究方面成果丰硕，为提升钛铁合金储氢性能提供了坚实理论支撑。其研发成果广泛应用于多个行业，尤其是在航空航天等高端领域的实践，为钛铁合金储氢技术在严苛环境下的应用积累了宝贵经验。

攀钢研究院，在钛铁合金研究领域成绩卓著，2025 年 3 月，其主导修订的《钛铁 钛含量的测定 硫酸铁铵滴定法》国际标准正式发布，这是自 1986 年版标准以来的首次全面修订。新标准在多方面实现显著提升，重构全球钛铁贸易技术规则，有力推动了钛铁合金生产工艺优化与产品质量升级，为钛铁合金储氢研究中精准把控合金成分和质量提供了关键检测手段。

中国科学院赣江创新研究院：于 2025 年 3 月 14 日公布了一种高容量易活化 TiFe 储氢合金及其制备方法。合金中引入稀土元素， Nb 增大 TiFe 主相晶格参数，提高储氢量，还能与过量 Ti 结合形成单独相优先吸氢，改善室温活化性能；稀土元素提高循环稳定性，改善活化性能；Co 提高吸放氢平台和平台平坦度；Cr 改善 TiFe 活化性能，实现室温下快速吸氢，4h 内可达最大储氢量，总储氢量大于 2wt%，有效放氢量大于 1.7wt%。

哈尔滨工业大学：于 2025 年 1 月 24 日公开了一种具有弥散分布 Y 相的 TiFe 基合金及其制备方法。合金按原子百分比由 47.5％的 Ti、2.5％的 Y、40％的 Fe 和 10％的 Mn 组成。真空熔炼时施加超声波，制备的合金在室温区间内，仅需 3.5MPa 氢压，就具备优异储氢容量和快速吸氢速率，30℃储氢量可达 1.73wt.％，120s 内吸收氢量可达最大储氢量的 90％以上。

此外，西部宝德科技股份有限公司、中国科学院江西稀土研究院、钢铁研究总院有限公司等多家机构也在 TiFe 基储氢合金研究方面取得重要进展，涵盖合金制备方法、成分优化等多个维度，不断提升钛铁合金储氢性能。

钛铁与镁基固态储氢：优劣并存，各有所长

1）优势

活化条件相对容易：与镁基固态储氢相比，钛铁合金储氢在活化方面优势明显。镁基固态储氢材料放氢温度通常需达 300 摄氏度以上（实验室下降到300摄氏度以下）且放氢过程消耗能量。而经元素优化的钛铁基合金，在相对温和条件下就能实现活化，如添加 Mo、Cr 等元素的 TiFe 基合金，降低氢原子扩散阻力，使活化更易实现，实际操作中对设备要求和能耗更低。

平衡氢压适宜：室温下，钛铁合金平衡氢压约为 0.3MPa，接近工业应用需求。相比之下，镁基固态储氢材料性能受压力影响复杂，在一些应用场景中，压力条件不如钛铁合金储氢便利。例如在小型分布式能源存储系统中，钛铁合金储氢能更稳定地实现氢气吸放过程，保障能源系统稳定运行。

技术成熟度较高：钛铁合金储氢研究历史悠久，自 20 世纪 70 年代被发现以来，在基础理论和应用研究方面积累了大量成果。相较于镁基固态储氢这一 “产业新秀”，钛铁合金储氢在材料制备工艺、性能调控方法等方面更为成熟，为更快实现大规模应用提供有力保障。

2）劣势

储氢密度较低：镁基材料在质量储氢密度和体积储氢密度方面表现出色，能以更小体积和更轻重量储运更多氢气。相比之下，钛铁合金理论储氢量为 1.86wt%，在储氢密度上与镁基固态储氢材料存在差距。在对空间和重量要求苛刻的应用场景，如氢燃料电池汽车车载储氢系统中，镁基固态储氢材料高储氢密度优势显著，能为车辆提供更长续航里程。

资源成本因素：我国是镁资源大国，镁年产量约占全球总产量的 85％以上，在镁基材料方面具有天然资源优势，这使得镁基固态储氢材料大规模应用时在成本上更具潜力。而钛铁合金中虽钛和铁储量丰富，但提取和制备过程受工艺复杂程度等因素影响，成本控制难度较大，大规模应用时成本优势可能不及镁基固态储氢材料。

应用场景局限性：镁基固态储氢材料特别适合长距离安全存储和运输氢，可满足大规模、长距离、跨时间的储运需求。例如在超过 150 公里以上的长距离运输场景中，镁基固态储氢单车运氢量可达 1 吨至 1.5 吨，是高压气氢车的 3—5 倍，运输成本更为节约。相比之下，钛铁合金储氢在大规模长距离运输方面优势不突出，存在一定应用场景局限性。

应用前景：多元领域，前景广阔

从当前研究趋势和成果来看，钛铁合金储氢在多个领域展现出广阔应用前景。在交通运输领域，尤其是氢燃料电池汽车方面，钛铁合金储氢装置有望凭借成本优势和良好性能，为车辆提供高效、安全且经济的储氢解决方案，有力推动氢燃料电池汽车普及。

在分布式能源存储系统中，钛铁合金储氢可与太阳能、风能等可再生能源发电系统相结合，将多余电能转化为氢能存储，在能源需求高峰时释放氢气发电，稳定能源供应，提高能源利用效率。

在化工、冶金等对氢气需求稳定的工业生产过程中，钛铁合金储氢装置能作为可靠氢气存储和供应设备，降低企业运营成本，助力产业绿色可持续发展。

结语

展望未来，随着科研不断深入，钛铁合金储氢有望在提升储氢密度、降低成本等方面取得突破，进一步拓展应用边界，在氢能产业发展中发挥更为重要的作用。

注：文章部分数据引用自国家知识产权局官网，参考了孙丽丽、关宁、王勇、李永存的《TiFe基储氢合金活化及电化学性能研究进展》等著作。