确定储氢材料的关键限制因素

一组研究人员已经确定了常见固态氢材料的关键障碍，为未来的设计指南和广泛的商业用途铺平了道路。

他们的研究结果的详细信息发表在材料化学杂志 A，该文章被列为封面文章。

氢气将在未来的能源供应中发挥重要作用。氢气储量丰富，燃烧时不会产生有害排放。但氢的运输既昂贵又危险。

目前，氢气的储存有高压气态氢储存、低温液态氢储存和固态氢储存三种方式。 在固态储氢中，固态材料通常是最安全的，并且提供最大的储氢密度。

金属氢化物因其巨大的储氢潜力和低成本而长期以来一直被人们探索。 当这些金属与气态氢接触时，氢被吸收到表面上。 进一步的能量输入导致氢原子会进入金属晶格，直到金属中氢原子饱和。从此，材料可以吸收和释放大量的氢。

氢化镁（MgH₂）已显示出卓越的储氢能力的巨大前景。 然而，MgH需要高温₂分解产生氢气，且该材料氢迁移和脱附过程复杂，导致脱氢动力学较慢，限制了其商业化应用。

几十年来，科学家们一直在争论为什么 MgH 中的脱氢₂太难了。 但现在，研究小组找到了答案。

使用基于自旋极化密度泛函理论和范德华校正的计算，他们发现了 MgH2 过程中的“爆发效应”₂的脱氢反应。测量的初始脱氢势垒为 2.52 和 2.53 eV，而后续反应势垒为 0.12?1.51 eV。

研究小组利用晶体轨道哈密顿布居法对键进行了进一步分析，证实了随着脱氢过程的持续，镁-氢化物键强度降低。

“在最初的爆发效应之后，氢迁移和氢解吸会变得容易得多，”东北大学材料高级研究所 (WPI-AIMR) 副教授、论文通讯作者李浩指出。“促进这一解吸过程的结构工程调整可能是促进 MgH 氢解吸的关键₂”。

李和他的同事证明，当第一层原子氢存在时，氢空位保持高度的电子局域化。 MgH2动力学特性分析₂表面脱氢后，通过 ，也提供了补充证据。

“我们的研究结果为MgH₂的脱氢动力学，为改性MgH提供重要指导₂-基于存储材料，”李补充道。