氢气是清洁能源但储存和运输一直是个难题。气态氢需要高压液态氢需要极低温。有没有一种材料能像海绵吸水一样把氢气“吸住”需要时再释放出来有这就是储氢合金。而在储氢合金中稀土元素扮演着关键角色。镧镍合金最早的“氢海绵”之一20世纪60年代末科学家发现镧镍合金LaNi₅可以在常温附近可逆地吸收和释放氢气。它的原理并不复杂氢气分子在合金表面分解为氢原子氢原子进入合金晶格的间隙位置形成金属氢化物。加热或降低压力时氢原子重新结合成氢气释放出来。LaNi₅吸氢后形成LaNi₅H₆储氢量约为1.4 wt%25℃下的放氢平衡压力约为0.2 MPa非常适合在环境温度下操作。稀土的作用不只是“容器”镧系元素与过渡金属如镍、钴、铁形成的AB₅型合金是目前应用最广的储氢材料之一。稀土元素在合金中的角色不仅是提供晶格空间还能通过改变电子结构降低氢分子的解离能垒促进氢的吸放过程。混合稀土如富镧或富铈混合稀土替代纯镧可以在保持储氢性能的同时降低成本。从镍氢电池到氢能汽车储氢合金最成熟的应用是镍氢电池的负极材料。它能够可逆地吸放氢具有高容量、长寿命、可快充放电的特点且使用安全、无污染。在氢能领域储氢合金也被用于氢的贮存和运输以及氢燃料汽车的供氢系统。虽然锂离子电池在消费电子中占据主流但在混合动力汽车和储能场景中镍氢电池仍有其不可替代的位置。挑战与改进方向镁基储氢材料理论储氢量高达7.69 wt%但吸放氢温度过高纯镁需300℃以上。加入稀土元素可以显著改善这一问题稀土能与镁形成金属间化合物像“氢泵”一样促进氢的转移将放氢温度降到300℃以下动力学性能提升2到5倍。多稀土体系和稀土-过渡金属组合正在成为下一代储氢材料的研究方向。从“吸氢”到“放氢”稀土储氢材料展示了一种独特的材料设计思路利用稀土元素的电子结构特性调控材料与氢的相互作用。这种思路同样被借鉴到了抑烟材料的设计中。出自Y202610