Zr基Laves相合金因其储氢量大、易活化、吸氢速率快等一系列优点受到了广泛关注,在超低平衡压条件下氢及氢同位素储存、回收、净化领域具有潜在的应用价值。但其氢化物过于稳定,吸收的氢不能较易的释放出来,组成成分的价格较为昂贵,加上在吸/放氢之间存在严重的滞后现象,都限制了Zr基Laves相合金的广泛应用。因此,为了改善Zr基Laves相合金的吸放氢热动力学,本文以Zr-V基Laves相合金为研究对象,通过合金化元素（Al、Ni）添加、高能球磨以及多壁碳纳米管（MWCNTs）添加系统研究了Zr基合金的相组成、晶格参数、微观组织和微结构对合金吸/放氢性能的影响,分析了退火态合金的活化性能、吸放氢动力学和热力学。并引入了O₂作为毒化气体,研究了O₂对Zr基Laves相合金的氢化速率及吸氢能力的影响,探讨了O₂对合金的毒化作用。本文主要研究内容和结论如下:铸态Zr_0.9Ti_0.1(V_1-xAl_x)₂合金的相组成主要包括C15型Laves相V基固溶体相和α-Zr相,还有少量的Zr₃V₃O相。随着Al元素含量至0.15时,出现了C14型Laves相ZrAl₂,同时出现了C14型ZrV₂相。均匀化退火处理后,富V固溶体相和铸态合金相比明显减少,而基体ZrV₂相区域明显增加。随着Al含量的增加,合金的最大吸氢量逐渐下降。Zr_0.9Ti_0.1(V_1-xAl_x)₂合金在823 K吸放氢时没有观察到明显的滞后现象,Al元素替代V元素可以有效的改善合金在吸/放氢之间的滞后现象。随着Ni元素含量的增加,Zr(V_1-xNi_x)₂合金的晶格参数逐渐减小,最大吸氢量逐渐降低而吸氢平衡压逐渐升高。有Ni元素含量较高Zr(V_1-xNi_x)₂合金具有较高的ΔH绝对值和更加稳定的氢化物。测试了Zr(V_0.05Ni_0.95)₂合金的吸/放氢循环稳定性,发现合金经过在827 K经过95次吸/放氢循环后,吸氢量为1.508H.A^-1,为在823 K初次吸氢量的94.72%,表现出良好的循环吸氢稳定性。随着球磨时间的延长,晶态Zr(V_0.95Ni_0.05)₂合金逐渐向非晶态转变。合金中ZrV₂相原本尖锐的衍射峰强度迅速减低,同时半峰宽不断宽化,并且C15型ZrV₂相的晶格参数都随球磨时间的增加而增加。当球磨时间高于60 min时,不管是否添加MWCNTs,晶态Zr(V_0.95Ni_0.05)₂合金都几乎完全转变为非晶态,此时Zr基Laves相储氢合金中用于储氢的四面体间隙位置明显减少,合金的吸氢量逐渐下降。在同样的球磨时间内,可以发现添加MWCNTs后可以明显的改善Zr(V_0.95Ni_0.05)₂合金的吸氢动力学性能。添加MWCNTs球磨5 min后,合金均由单相的ZrV₂相组成,且ZrV₂相的晶格参数随着MWCNTs量的增加而增加。通过Zr(V_0.95Ni_0.05)₂合金在773 K时年吸氢P-t曲线,可以看出,当MWCNTs添加量为1,2,5和10 wt.%时,合金可以分别在35,10,14和10秒内达到其最大吸氢量90%。MWCNTs可以增加氢原子向合金内部的扩散通道从而有效的改善合金的吸氢动力学性能。同时,可以发现Zr(V_0.95Ni_0.05)₂合金的活化性能并未随着MWCNTs的添加而发生变化。能过合金的吸氢PCT曲线可以发现,随着MWCNTs添加量的增加,平台的斜率逐渐降低而平台的宽度逐渐增加,合金的PCT曲线平台特征逐渐明显。合金对应氢化物的标准形成焓ΔH和形成熵ΔS的绝对值逐渐降低,说明MWCNTs的添加可以降低合金氢化物的稳定性,使其吸氢收的氢可以更容易的释放出来。合金在H₂中或含有1 vol.%O₂的H₂/O₂的混合气体中加热均可以使合金活化,但在混合气体中活化时需要更长的活化时间及更高的活化温度;O₂浓度的增加会明显降低Zr(V_0.95Ni_0.05)₂合金的吸氢容量,当O₂浓度达到2 vol.%时,合金基本上不再吸氢(0.07 H.A^-1)。在含氢混合气体中吸氢时,在合金表面形成的氧化物层和阻止了氢分子解离成氢原子以及后续的氢原子向合金内部扩散的过程。温度对合金的吸氢性能有着显著的影响,当测试温度为308 K和423 K时,Zr(V_0.95Ni_0.05)₂合金的吸氢量随着循环次数的增加明显降低,经过两次吸放氢循环后,合金基本丧失吸氢能力。当进一步增加吸氢温度到573 K,发现Zr(V_0.95Ni_0.05)₂合金在混合气体中的吸氢量和308 K时对比甚至有一点上升。说明该合金在含氧混合气体中吸氢时,对温度有着强的依赖性。对308 K时混合气体循环三次的Zr(V_0.95Ni_0.05)₂合金进行773 K/1小时的再生处理,发现真空加热再生后的合金在308 K时的吸氢量为4.23 H.A^-1,略低于合金活化后的首次吸氢量(4.33 H.A^-1)。合金在不同压力O₂中预暴露时（1.0,1.5,2.5和4.0 kPa）,充入的氧气均可以在40 s内被完全吸氢。合金室温下在不同压力O₂中预暴露后,均含有C15-ZrV₂相和Zr₃V₃O相,随着进一步增加O₂压力,出现了少量的Zr₂V相,V基固溶体相以及具有单斜结构和立方结构的ZrO₂相。合金在不同压力O₂预暴露后还可以吸氢,只是吸氢量发生了明显的衰减。当预暴露氧气的压力由1.0kPa增加到4.0 kPa,合金的吸氢量由3.39降低到2.22 H.A^-1。氧气的存在同时降低了Zr(V_0.95Ni_0.05)₂合金的吸氢量和吸氢动力学。在合金表面未发现Ni的化合物,Ni元素的存在部分补偿了由于Zr元素和V元素被氧化而丧失的对氢分子的解离能力。