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TiCrV固溶体合金、Mg基储氢材料和NaAlH4是近年倍受关注的高容量可逆储氢材料。其中TiCrV固溶体合金的热力学和动力学性能均能满足实用要求,但循环寿命尚待提高；NaAlH4的热力学性能适中,但动力学性能较差；Mg基储氢材料则在热力学和动力学性能方面均需得到改善。本文针对以上问题,通过调整成分和制备工艺,建立构效关系,优化了TiCrV合金成分,分析了其吸放氢循环的衰减机理,研究了氢化球磨工艺对于TiCrV/NaAlH4和TiCrV/Mg复合材料储氢性能和组织结构的影响,探索开发在温和条件下兼具较高重量储氢密度和较高体积储氢密度、及良好动力学性能的高容量复合储氢材料的可能性。取得如下重要研究结果：(1) 在TiCrV合金中,通过增加Ti/Cr比,提高了合金的吸氢量,Ti/Cr比为0.71时,达到最大吸氢量；在此基础上,在合金中添加Mn,提高了合金的放氢平台压,减小了平台斜率,改善了合金的有效储氢量,Mn含量为8at.%时,有效储氢量最高。但Mn的添加,造成了富Ti相的析出,为消除富Ti相,在合金中添加了Ce,Ce与合金中的氧优先形成Ce02,有效抑制了富Ti第二相的析出,改善了合金成分分布的均匀性,显著提高了合金的最大吸氢量和有效储氢量,减小了合金的平台斜率。开发的(Ti0.25Cr0.35 V0.40)92MnsCe0.4储氢合金最大吸氢量达到3.55wt.%,在295K、0.1MPa下的放氢量为2.0wt.%,393K的放氢量为2.55wt.%。(2) TiCrVMnCe合金在吸放氢循环过程中,储氢容量呈现出初期衰减迅速,后期逐渐平稳的趋势,高温抽真空处理后,其储氢容量能基本恢复。通过采用DSC、XRD、高分辨电镜及能谱分析等方法,建立了吸放氢过程中合金不同区域成分与结构的对应关系,确立了TiCrVMnCe合金吸放氢循环容量的衰减机制,其根本原因在于氢致应变导致了Ti、V原子的重新分布,Ti、V原子的重新分布造成了BCC主相晶格常数的降低、富Ti稳定氢化物相和低V Laves相的析出,从而导致了合金储氢容量的降低。稳定保持合金成分的均匀性是提高合金吸放氢循环性能的关键。(3) 为改善NaAlH4放氢动力学性能,提高其体积储氢密度,在CeHx掺杂的NaAlH4中加入了TiCrV合金粉末,采用氢化球磨工艺,制备出TiCrV/NaAlH4复合材料。结果表明,TiCrV在NaAlH4中的添加改善了球磨效果,减小了粉末颗粒,细化了晶粒,增加了相界,加快了AlxHy团簇的扩散速率,均布于NaAlH4基体中的TiCrV在吸放氢过程中起到了表面催化和“氢泵”的作用,提高了NaAlH4的放氢速率。纳米晶化显著降低了NaAlH4的第二步放氢温度,两步放氢温度仅差20℃。开发的CeHx掺杂NaAlH4/30 mol.%TiCrV复合材料具有良好的放氢性能,423K、0.1MPa下总放氢量可达4.40wt.%,放氢90%所需时间仅为24min。(4) 为改善Mg的吸放氢性能,在Mg中加入了40wt.%TiCrV合金粉末,采用氢化球磨工艺,制备出TiCrV/Mg复合材料。在复合材料中,均布于Mg粉中的、纳米晶化的细小TiCrV粉末在吸氢过程中优先离解氢分子,起到了“溢流”作用,大量的TiCrV/Mg相界面,为氢在Mg中的快速扩散提供了通道,加快了复合材料的吸氢速率。开发的TiCrV/Mg复合储氢材料具有良好的吸氢动力学性能,其室温吸氢动力学显著改善,最大吸氢容量可达3.0wt.%,1min内吸氢容量可达到饱和容量的90%以上。与此同时,在氢化球磨过程中生成的γ-MgH2及材料的纳米晶化,有效降低了复合材料的开始放氢温度,其降幅最高达到110℃。