高熵合金储氢及研究企业盘点

一、高熵合金的定义：

高熵合金(High-Entropy Alloys)简称HEAs。是一类具有优异性能的新型材料,以其优异的力学性能、耐腐蚀性能、优异的热稳定性等特点受到科学界广泛关注。高熵合金的“高熵”是指的是在原子尺度上的化学无序或者拓扑无序，即合金的原子排列混乱度高，处于一个无序状态。

以下是高熵合金的一些特点和特性：

（1）多元素组成：高熵合金通常由至少4个或更多元素组成，这些元素按照接近均匀的比例混合在一起。这种多元素组成增加了合金的复杂性，提供了更多的组合可能性。

（2）高度混杂度：高熵合金的原子排列方式通常呈现出高度混杂度的特点，即元素原子在晶体中无序分布。这种混杂度有助于提高合金的热稳定性和机械性能。

（3）均匀溶解度：由于高熵合金中元素比例接近均匀，使得各元素具有较高的溶解度，形成单一相合金。这使得高熵合金具有较好的可加工性和相容性。

（4）强韧性能：高熵合金通常表现出较高的抗拉强度和韧性，这归功于其多元素组成和高度混杂的结构。这使得高熵合金在高温和极端环境下具有出色的机械性能。

（5）优异的耐腐蚀性：某些高熵合金在一些特定环境下显示出良好的耐腐蚀性能，这使其在化学工业和能源领域具有潜在应用。

高熵合金的研究涵盖合金设计、组织结构表征、性能评估等方面。通过优化合金成分、热处理和机械加工等方法，可以调控高熵合金的性能，以满足特定应用需求。

 二、高熵合金储氢的优势

高熵合金储氢具有多方面的优势，以下是详细介绍：

1、储氢容量高：高熵合金一般由多种主元金属组成，其复杂的晶体结构中存在大量的晶格间隙和缺陷，这些位置可以作为氢原子的吸附位点，从而能够容纳更多的氢原子，理论上具有比传统储氢合金更高的储氢容量。例如，一些研究中的高熵合金在特定条件下的储氢质量分数可达到较高水平，相比传统的AB5型等储氢合金有显著提升，这对于实现氢的高效存储和提高能源密度具有重要意义，有助于减小储氢装置的体积和重量，使其在氢燃料电池汽车等对空间和重量要求较高的应用场景中更具优势。

2、吸放氢动力学性能好：高熵合金的多主元特性使其表面具有丰富的化学活性位点，有利于氢原子的快速吸附和扩散。在吸氢过程中，氢原子能够更容易地在合金表面吸附并迅速向内部扩散，从而加快吸氢速率。同样，在放氢过程中，合金内部的氢原子也能够较快速地扩散到表面并释放出来，使得放氢过程更加高效。这种良好的吸放氢动力学性能可以缩短充放氢时间，提高能源供应的及时性和灵活性，比如在氢燃料电池汽车的加氢站中，能够实现快速加氢，减少车辆的等待时间，提升使用便利性。

3、吸放氢循环稳定性强：传统储氢合金在反复的吸放氢循环过程中，往往容易出现粉化、团聚等现象，导致合金的比表面积减小，储氢性能逐渐下降。而高熵合金由于其独特的组织结构和多主元协同作用，具有更好的抗粉化和抗团聚能力。在多次吸放氢循环后，高熵合金仍能保持相对稳定的微观结构和良好的储氢性能，循环寿命较长。这意味着使用高熵合金作为储氢材料时，无需频繁更换储氢介质，降低了使用成本和维护工作量，有利于提高储氢系统的整体稳定性和可靠性，对于大规模储能等长期应用场景尤为重要。

4、工作温度范围宽：高熵合金可以通过调整成分和制备工艺，使其在较宽的温度范围内保持较好的储氢性能。部分高熵合金在常温附近甚至在较低温度下就具有一定的储氢能力，同时在较高温度下也能稳定工作。相比一些传统储氢材料对温度较为敏感，需要在特定的高温或低温条件下才能有效储氢，高熵合金的宽工作温度范围使其能够更好地适应不同的应用环境和工况要求，减少了对外部温度控制设备的依赖，降低了系统的复杂性和能耗。

5、安全性高：高熵合金的强抗氢脆性能是其安全性的重要体现之一。在储氢过程中，氢原子容易与金属材料发生相互作用，导致材料的韧性和强度下降，产生氢脆现象，从而影响储氢容器或系统的安全性。而高熵合金通过合理的元素选择和配比，能够有效抑制氢脆的发生。
其特殊的晶体结构和元素间的相互作用可以降低氢原子在合金中的扩散速率和聚集程度，减少氢脆裂纹的形成，确保储氢材料在长期使用过程中的结构完整性和安全性。此外，高熵合金良好的抗粉化性能也降低了因粉末泄漏导致氢气泄漏和爆炸等安全事故的风险。

三、以下是一些在研究高熵合金储氢的企业：

v 国外企业

（1）Heeger Materials：在高熵合金储氢材料研发方面有一定的投入和研究成果，致力于开发高性能的储氢高熵合金材料，以满足不同应用场景下的氢气存储需求。

（2）Alloyed：专注于高熵合金的研发与生产，其在储氢高熵合金的成分设计、制备工艺优化等方面开展了深入研究，旨在提高合金的储氢容量和吸放氢动力学性能。

（3）Oerlikon：作为一家知名的材料科技企业，在高熵合金储氢领域积极探索，利用自身的技术优势和研发资源，开发新型的高熵合金储氢材料，并推动其在能源领域的应用。

（4）HYDROLUX：HYDROLUX是一家专注于固态储氢合金研发及产品应用的公司。目前开发出6款产品来应对多样化的应用端市场，对比同类产品，本厂产品充放压力可以保持在1Mpa以下进行储运。因此不受高压气体限制，可以安全地适用到各种应用场景。

v 国内可能涉及高熵合金储氢研究的企业

（1）北京中辰至刚科技有限公司：国内首家高熵合金产业化运营公司，在储氢高熵合金等方向做好了技术储备，其拥有先进的设备和完善的质量标准体系，具备较强的研发和生产能力，致力于推动高熵合金行业的发展.

（2）北京易金新材料科技有限公司：专注于新材料的研发和生产，对高熵合金储氢材料进行了系统的研究和开发，通过不断优化合金成分和制备工艺，提高材料的储氢性能，为氢能源的存储和应用提供解决方案。

（3）晶高优材（北京）科技有限公司：在高熵合金领域有深入的研究和技术积累，尤其在储氢高熵合金的应用研究方面取得了一定进展，积极探索其在新能源汽车、分布式能源等领域的应用，为实现氢能源的高效利用贡献力量。

（4）北京高熵合金新材料科技有限公司：致力于高熵合金新材料的研发、生产和销售，在储氢高熵合金的研究方面投入了大量精力，通过与科研机构合作等方式，不断提升自身的研发水平，开发出具有自主知识产权的储氢高熵合金产品。

（5）北京研邦新材料科技有限公司：积极开展高熵合金储氢材料的研究工作，注重技术创新和产品性能提升，不断优化生产工艺，降低成本，提高产品的市场竞争力，为氢能源产业的发展提供高性能的储氢材料支持。

（6）江西咏泰粉末冶金有限公司：在粉末冶金领域有丰富的经验和技术实力，将其应用于高熵合金储氢材料的制备中，通过改进粉末制备工艺和合金化方法，提高材料的储氢性能和稳定性，为氢能源的存储提供可靠的材料保障。

（7）格律仕（北京）新材料科技有限公司：专注于新材料的研发和应用，对高熵合金储氢材料进行了深入研究，开发出一系列适用于不同场景的储氢高熵合金产品，推动了高熵合金储氢技术在国内的发展和应用。

（8）宁夏北鼎新材料产业技术有限公司：宁夏北鼎新材的攻坚之旅，始于北京理工大学冲击环境材料技术重点实验室薛云飞教授团队的科研探索。2012年，薛教授团队在高熵合金领域取得初步成果，这激发了团队将高熵合金推向产业化应用的决心。宁夏北鼎新材应运而生，成为北理工推动高熵合金成果转化的重要平台。公司在军工领域成果非常出色，并且积极拓展民用市场，开展高温高熵合金、抗辐照高熵合金等应用研究，并在储氢高熵合金、硬质高熵合金等方向进行技术储备。

高熵合金作为储氢材料的前景对于大多数储氢材料的实际应用，我们需要具有高的重容容量、快速的吸/解吸速率、可行的吸/解吸温度和压力的材料。

 （来源：源因研究院）