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本文选择具有吸氢量大、吸放氢速率快、抗毒化能力、抗歧化能力及循环性好,而且在空气中不自燃的ZrNi系储氢合金作为研究对象,通过XRD、PCT曲线、吸氢动力学、激光粒度分析等实验分析手段,系统研究用Co、Ti分别替代Ni和Zr时ZrNi体系合金微观结构变化和储氢热力学、动力学等性质的变化规律,综合各改性合金的热动力学及微观结构性质优选出具有室温下较低吸氢平衡压、实现1bar放氢压力所需温度相对较低、高温下抗歧化性能较为优异等多方面优点的合金成分。并通过测试合金在含杂质气体下的吸氢动力学和合金表面XPS分析,研究合金的抗杂质气体毒化能力,评价了ZrNi体系合金的综合性能。为了消除ZrNi合金两个吸氢平台这一阻碍实际应用的弱点,并进一步降低ZrNi合金第二个吸氢平台的压力,本文研究了用Co替代Ni对合金储氢性能的影响。研究表明,ZrNi合金用Co替代Ni能降低第二个吸氢平台的压力;随Co含量的增加吸氢平台压显著降低,与此同时,第一个平台有所提升,ZrNi0.6Co0.4吸氢平台只有一个通过Van’t Hoff方程式推算出其室温下吸氢平衡压为0.00455Pa。ZrNi1-xCox含量在x=0,x=0.2和x=0.4以下能完全固溶,合金晶体结构皆为ZrNi单一相,合金晶胞点阵畸变随Co增多而越严重,同时滞后现象随着Co含量增大而减弱,10次吸放氢循环后合金表面积平均粒径随Co含量增大而变小；x=0.6和x=0.7时会出现ZrNi与ZrCo两相共存,滞后现象变得严重,而10次吸放氢循环后合金表面积平均粒径随Co含量增大而增大。ZrNi1-xCox随着Co含量增大,活化变得困难,合金硬度增大；同时Co对Ni的替代会导致ZrNi合金更容易发生歧化反应,因此Co的添加量不宜过多。在以上对ZrNi0.6Co0.4合金的研究基础上,进一步研究Ti替代Zr对合金储氢性能的影响。研究表明,TiyZr1-yNi0.6Co0.4合金,y=0.05,y=0.1,y=0.2时,晶体结构皆为单一的ZrNi相,点阵畸变变得更严重；Ti含量越大,合金在室温下的吸氢平台压越高；放氢压力为1bar时所需温度随着Ti含量增大而降低,其中Ti0.1Zr0.9Ni0.6Co0.4的放氢温度为590.1K；滞后现象随着Ti含量增大而减弱；合金10次吸放氢循环后其表面积平均粒径也是随Ti含量增大而变小,表明合金吸放氢循环中更容易粉化；同时Ti含量增大,活化变得更难,合金硬度增大,因此Ti含量不宜过高。Ti的添加能有效抑制合金发生歧化反应。结合合金的各方面性能考虑,优选出Ti0.1Zr0.9Ni0.6Co0.4为综合性能最佳的合金成分。在以上对Ti0.1Zr0.9Ni0.6Co0.4合金的研究基础上,本文又进一步研究N2或O2杂质气体对ZrNi体系合金的吸氢动力学的影响。研究表明,ZrNi、ZrNi0.6Co0.4和Ti0.1Zr0.9Ni0.6Co0.4抗N2毒化能力较好,ZrNi、ZrNi0.6Co0.4和Ti0.1Zr0.9Ni0.6Co0.4对O2都比较敏感,在含有1000ppm以上的O2的氢气下合金容易钝化导致难以继续吸氢。合金XPS深度分析说明O2会与Ti0.1Zr0.9Ni0.6Co0.4合金表面的Zr和Ti生成氧化物从而阻碍合金的吸氢,而N2只是以物理吸附于合金表面的形式延缓合金的吸氢。