金属储氢材料中，金属镁由于具有7.6wt%的高储氢量，密度小（仅为1.74克/厘米³），资源丰富，价格低廉，使用安全等特点，被公认为最有开发前景的储氢材料之一。由于纯镁易氧化，工作温度高，动力学性能差等因素，使得纯镁储氢离实际应用还有很大的距离。为了充分发挥镁的储氢优越性，通过在纯镁中加入有催化作用的元素制备合金或者复合材料、改进制备工艺等手段，改善镁的热力学和动力学性能。

镁基储氢合金可分为镁基二元、三元、多元合金和镁基复合材料。常见的镁基储氢合金材料及其储氢性能见表。

氢化镁（MgH₂）重量储氢容量高达7.6wt%，是一种潜在的储氢材料，然而，镁需要在300～400℃和较高的压力下与氢反应生成MgH₂，其生成焓ΔH≈-74.5千焦/摩尔氢气。MgH₂具有金红石结构，性能较稳定，在287℃时分解压为101.3千帕。由于纯镁的吸放氢反应动力学性能差，吸放氢温度较高，不能满足使用的要求。为了改善储氢材料的这些缺点，已对Mg-M系（M=Ni、Cu、Ca、La、Al）等二元系进行了系统研究，并开发了三元、四元等合金，并在制取工艺、表面改性剂及合金复合化方面进行了大量的工作。最典型的是Mg-Ni系合金。美国布鲁克海文国家实验室最早开始研究镁基储氢材料，将镁和镍混合熔炼而成Mg₂Ni合金并获得了储氢量为3.6wt%的二元储氢合金Mg₂NiH₄。Mg₂Ni在一定的条件下（在1.4兆帕，约200℃）与氢反应生成Mg₂NiH₄。其稳定性比MgH₂低，使其吸氢温度降低，反应速度加快，但储氢量大大降低。其氢化反应如下所示：

Mg₂Ni+2H₂Mg₂NiH₄

其解离压力为0.1兆帕时的温度为253℃。

针对镁基合金蒸汽压大、易挥发、易氧化等特点，在改善镁合金储氢性能的同时，不断改进镁基合金制备技术。镁基储氢合金的制备方法有高温真空熔炼法、机械合金化法（MA）、氢化燃烧合成法（HCS）、反应球磨法（RBM）和快速凝固法。

①高温真空熔炼法。工业化制备镁基储氢合金（主要是镁镍合金）的一种传统的合成方法。1968年即采用熔炼法制备Mg₂Ni。熔炼过程中通常在保护气氛下工作，常用惰性气体，或采用覆盖剂、阻燃剂SF6气体防止镁的燃烧和挥发。加热方式多数采用高频感应，易于得到均质合金。但熔炼制备的镁基储氢合金活化性能较差。

②机械合金化。国内外研究组制备镁基非晶合金的方法，又称高能球磨法。同传统的熔炼法相比，机械合金化在制备Mg-Ni储氢合金方面有明显的优势，不但解决了镁合金蒸汽压大、难于常规熔炼的问题，而且能够保证良好氢化性能，提供所需的显微结构，对于熔点相差很大或者密度相差很大的元素，比熔炼法等传统工艺更有优越性。然而，机械合金化法制样需长时间球磨（10～120小时），一方面导致制备效率低，另一方面容易引入氧和铁的污染，造成规模生产困难。而且，要使合金储氢量大于3.0wt%，仍需在300℃左右下才能实现。

③氢化燃烧合成法。一种制取镁基储氢合金的新方法。日本东北大学八木研究小组1997年提出，在无氧条件下，使体系加热到一定温度以后以一种热爆方式完成Mg₂Ni的燃烧合成，在降温过程中，燃烧合成产物与氢气发生氢化反应生成最终的氢化镁镍合金。用这种方法制取镁基储氢合金，吸氢能力强，具有不需要活化处理和高纯化，合成时间短，能耗少等优点，但吸放氢温度仍然比较高。氢化燃烧合成法设备要求高温高压，条件控制严格，而且危险。

④反应球磨法。由球磨法引申发展出来的制备储氢材料的方法。该法在氢气氛下对金属元素进行球磨，可使样品发生机械变形、生成缺陷的同时获得金属氢化物，可随时根据压力的变化调节合金的氢化程度。可生成非晶相及纳米尺寸的微观结构。是制备复合材料，改善合金表面性能的主要方法。

⑤快速凝固法。将熔融的合金液自钳锅底孔射向一高速旋转的、以高导热系数材料制成的辊子表面而凝固的方法。由于辊面运动的线速度很高（＞30～50米/秒），故液态合金在辊面上凝固为一条很薄的条带（厚度15～20微米）。合金条带在凝固时是与辊面紧密相贴，因而可达到106～107℃/秒的冷却速度。辊面运动的线速度越高，合金液的流量越大，则所获得的合金条带就越薄，冷却速度也就越高。用这种方法可获得连续、致密的合金条带。是制取非晶、纳米晶合金条带较为普遍采用的一种方法。用该方法合成的纳米晶和非晶，其组织结构与铸造形成的结构相似。

镁基储氢合金应用较广泛，可用于燃料电池氢源、镍氢（Ni-MH）电池负极材料、含能材料添加剂、高纯氢制取等。镁基储氢合金在吸放氢过程中具有很大的热效应，可用于空调的制冷和热泵的蓄热。镁的资源丰富、价格低廉且对环境无污染，因此镁基储氢合金是一类有应用前景的金属固态储氢材料。