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镁镍系储氢合金因其具有储氢量大,资源丰富和价格低廉等优势,而受到了广泛的重视。然而这类合金也存在着诸如吸放氢温度较高、动力学性能较差等缺点,限制了其走向实际的应用。为此,研究者采用了诸如改变化学成分、添加催化剂,或者改变制备手段等方法来改善合金的吸放氢性能。虽然这些措施对合金储氢性能改善均起到了一定程度的作用,但改善的效果尚待提高,作用机制也未形成统一的认识。本文将Mg24Ni10Cu2合金作为基础合金,研究了稀土添加、球磨制备和复合镍等方法对镁镍系合金的组织结构以及电化学和气固储氢性能的影响,定量研究了合金放氢活化能和吸放氢热力学随上述改性工艺调整的演变,并深入探索了合金吸放氢机制的变化机理。研究了Y、Sm和Nd三种不同稀土元素的添加对合金组织结构与储氢性能的影响。发现三种稀土添加均能显著细化铸态合金的树枝晶组织,并使合金相组成变为由Mg2Ni相、Mg相以及稀土添加后的形成的REMgNi4（RE=Y,Sm,Nd）相三相构成。Y添加能够促进Cu在Mg2Ni相中的固溶度,提高Cu对Ni的替代率,而Nd和Sm添加没有此现象产生。稀土添加能够改善合金的储氢性能,包括电化学循环稳定性,气固储氢的活化性能、动力学放氢性能和热力学性能。三种稀土元素中Y添加的改善作用最好,Y添加后合金的放氢活化能由未添加前的77.4 kJ/mol降低到添加后的72.0kJ/mol;Mg2Ni相吸放氢的（35）H分别由未添加前的-59.2和67.1 kJ/mol H2,改变为添加后的-53.6和63.7 kJ/mol H2,（35）S分别由未添加前的-113.7和123.1 J/K/mol H2,改变为添加后的-104.3和117.4 J/K/mol H2。稀土添加并不改变合金的三维扩散控制吸氢机制和相界反应控制的放氢机制。在此基础上通过实验和第一性原理计算研究了Y添加量对合金相组成及结构特征与吸放氢性能的影响。发现随Y添加量的增加,合金的基体组织逐渐由树枝晶组织演变为共晶组织,合金中Mg2Ni相的含量减少,YMgNi4相含量增加。随Y添加量的增加,Cu元素在Mg2Ni相中的固溶度增加,提高了Cu元素对Ni元素的替代率,最高时Cu和Ni的原子比达到了0.36,导致合金吸氢后Mg2NiH4相热力学稳定性的降低。Mg2Ni与Mg几乎可以同时开始吸氢,但Mg2NiH4相较MgH2更容易放氢。Y添加能够改善合金的吸放氢动力学性能和热力学性能,其中Mg22Y2Ni10Cu2合金的活化能只有67.6 kJ/mol,合金主要吸氢相Mg2Ni相吸放氢的（35）H分别为-50.5和61.1kJ/mol H2,（35）S分别为-100.7和115.4 J/K/mol H2。第一性原理计算结果表明Mg原子可以占据部分Y原子的位置而形成Y1-xMg1+x+x Ni4相,但其稳定性低于YMgNi4相。研究了球磨时间对合金组织结构与合金气态、电化学储氢性能的影响。发现球磨制备能够明显细化合金的组织,并使合金由晶态转变为非晶/纳米晶结构,其效果随球磨时间越发显著。球磨显著提高了合金的电化学的放电容量,同时能够改善合金的电化学倍率特性,但降低了合金的循环稳定性。其中球磨40 h合金的电化学放电容量是铸态合金的231%,而球磨20 h的合金具有较好的电化学倍率特性。球磨制备能够改善合金气固吸放氢的动力学,降低氢化物的热力学稳定性,但却降低了合金的可逆储氢量,其中球磨20 h时合金具有最低的放氢活化能62.4 kJ/mol,相比铸态降幅达到了13.3%,球磨40 h合金的热力学性能最好,其吸氢（35）H和（35）S值为49.1 kJ/mol H2和-94.6 J/K/mol H2,放氢的（35）H和（35）S则为61.3 kJ/mol H2和110.6 J/K/mol H2。同时发现球磨制备不改变合金的吸放氢机制。研究了复合镍对合金结构及储氢性能的影响。发现复合镍能够显著促进球磨过程中合金非晶及纳米晶化的进程。复合镍的添加能够显著提高合金的电化学放电容量,改善合金的循环稳定性,同时也能提高合金的动力学性能,复合100 wt.%Ni的合金具有最大的放电比容量,达到了729.3 mAh/g,而复合150 wt.%Ni时却有着更好的循环稳定性和动力学性能。同时发现,复合镍对合金气固储氢动力学及热力学性能改善不起作用,但却对材料气固储氢的吸放氢机理产生了明显的影响。复合50 wt.%Ni合金吸放氢均为随机形核和随后长大的控制机制,复合100 wt.%Ni合金吸氢时为扩散控制机制,放氢则为随机形核和随后长大的控制机制。