对于储氢合金来说，V是一种氢稳定型因素的金属，即A型金属。V与氢气反应可以生成VH和VH₂两种氢化物，其中VH₂的理论储氢量可达3.8wt%，是LaNi₅等稀土基储氢合金储氢量的3倍左右，与储氢量较大的Mg₂Ni等镁基储氢合金的储氢量相当，而且V可以在接近室温和常压的条件下吸放氢，因此V基合金成为备受关注的储氢合金体系，已经在氢的精制、存储和热泵等方面有所应用^[231-237]。但是，V基储氢合金也具有有效储氢量较低、氢平衡压过高等问题。为了改善其性能，开发高容量高效储氢合金，人们对V基储氢合金进行了大量研究和探索。

金属V与H的相图如图8-48所示，金属V的晶体结构为体心立方（bcc）结构，其与氢气的反应可分为两个步骤。第一步与氢气反应生成体心立方（bcc）结构的VH，反应方程式为：

2V+H₂=2VH

该反应的反应焓为ΔΗ≈-33.5kJ/molH₂，该反应的正平衡常数极大，即VH很难放氢。在这个反应过程中，对于氢化物VH_x的吸氢过程，当x=0～0.5时，氢化物为体心立方（bcc）结构；当x=0.5～1时，氢化物先由体心立方（bcc）结构转变为体心四方（bct）结构，再重新转变成体心立方（bcc）结构。这个阶段形成氢化物的体积增加较小，具有良好的抗粉化能力。第二步在一定温度、氢气压力的条件下，氢在VH中继续扩散、反应并生成面心立方（fcc）结构的VH₂，反应方程式为：

2VH+H₂=2VH₂

该反应的反应焓为ΔΗ≈-40.2kJ/mol H₂，这个阶段形成氢化物的反应体积增加了2倍，抗粉化能力较弱。然而，无论形成什么结构的V的氢化物，氢原子均处于V晶体的四面体间隙位置。

图8-48 V-H相图(www.daowen.com)

图8-49 V与氢气反应在低压区和高压区的PCT曲线^[237]

V与氢气反应的PCT曲线如图8-49所示^[237]，该反应有两个反应平台，第一个平台对应V和VH的可逆转变的过程，反应的平台压很低，而第二个平台的反应即VH和VH₂可逆转变的平台压较高，可以在接近室温和常压的条件下进行。由于V和VH的可逆转变过程很难进行，因此在实际过程中，主要利用VH和VH₂可逆转变的反应，因此V基储氢材料可利用的实际可逆储氢量约为1.9wt%。尽管如此，其储氢量仍高于LaNi₅等稀土基储氢合金，且在室温下即可进行可逆吸放氢反应。此外，V的氢化物具有一定的氢同位素效应，一般认为，氢化物的稳定性为氚化钒>氘化钒>氕化钒，室温下氕与氘的平衡压相差约0.3MPa，因此金属钒常被用作氢同位素的增压泵。

为了解决金属V实际有效储氢量过低以及氢平衡压过高的问题，人们在金属V中加入了Ti元素。金属V和Ti可以任意比例互溶，是无限固溶体，形成的V-Ti体心立方晶体具有近4wt%的较高储氢量，且具有较好的抗粉化性能。但是，Ti也是氢稳定型因素的金属，形成的Vi-Ti合金实际上也是氢稳定型因素的合金，实际应用中具有反应速率慢，平台区不平坦，寿命短等问题，此外，V的价格昂贵，在不影响合金储氢性能的基础上减少合金中的V的含量也是十分有意义的。因此，人们在V-Ti合金中加入了氢不稳定型金属即B型金属形成V-Ti-M型合金来提高合金的吸放氢速率。所添加的M主要有Fe、Ni、Cr、Mn和Zr等，也有添加碱土金属、稀土金属和非金属的，也有添加两种以上元素的，形成性能各异、种类庞大的V-Ti基储氢合金体系。几种有代表性的V基储氢合金的性能见表8-16。

表8-16 几种V基储氢合金的性能