他们于12月 20 日在《能源材料进展》上发表了他们的研究成果。
论文作者、轻合金网国家工程研究中心教授邹建新表示：“经济、高效、安全的储氢方法对于开发氢能、减少碳排放、提高可再生清洁能源的利用效率起着至关重要的作用。”金属基复合材料成型及国家重点实验室。“氢化物固态储氢被认为是一种很有前景的储氢技术。尽管金属氢化物固态储氢技术的工业应用仍处于进攻阶段。”
“以镁基氢化物为例，镁是地壳中含量第八丰富的元素，而且成本低廉，具有优良的操作安全性和环境友好性。”邹说。“镁基氢化物由于其储氢密度高、循环性能好以及地球上镁含量高，是大规模氢能存储系统的有吸引力的候选者。”
“MgH 2作为储氢介质的应用长期以来一直受到两个主要的内在挑战的限制。”
Zou解释说，第一个障碍是MgH 2的高热力学稳定性(ΔH = 74.7 kJ mol -1 H 2)导致其分解温度很高。另一个障碍是相当缓慢的氢吸收/解吸动力学，其源于高H 2解离能垒、MgH 2块体中氢扩散速率慢。
为了提高MgH 2 /Mg的储氢性能，人们做了很多努力，如催化剂掺杂、纳米晶化、合金化、去稳定化等。实现MgH 2动力学和热力学的双重调控对于实际应用至关重要。前期工作证明，在Mg/MgH 2中引入催化剂可以明显加速氢的脱/吸动力学。在所有催化化合物中，MXenes基催化剂由于MXenes独特的二维结构和组分可调性而引起了人们的广泛关注。然而，与普通催化剂类似，大多数MXenes基催化剂，例如Ti 3 C 2 MXenes和Ni@Ti-MX，无法改变MgH 2 /Mg的热稳定性，导致在1 bar氢气压力下解吸温度较高，并且实际应用中复杂的热管理过程。
合金化是改善镁基储氢材料热力学和动力学性能的重要方法。值得注意的是，使用固溶体合金可以改善MgH 2的热力学，而不会造成显着的容量损失。 铟、镉、银等已被证明可以通过与Mg形成溶液而破坏MgH 2的热力学稳定性。由于In在Mg中的高溶解度(高达10 at%)，Mg-In体系在热力学方面表现出最好的改进。邹和他的团队回顾了最新的工作，比较了先前工作在动力学和热力学方面的增强，以确定未来研究应该关注的领域和策略。
“MXene不仅具有优异的催化效果，而且通过其二维层状结构提供纳米限域能力，可以有效提高镁基复合材料的动力学性能和循环稳定性。另一方面，合金化已被证明是实现 Mg/MgH 2系统热力学不稳定的有效方法，”Zou 说。“在本文中，我们的目标是结合MXenes和Mg(In)固溶体在MgH 2 /Mg改性中的优势，同时改变镁基储氢材料的热力学和动力学。”
“结果表明，Mg-In-Ti储氢体系的热力学和动力学都得到了优化。In @Ti-MX催化MgH 2增强的脱/加氢性能和相应的机制已得到系统的探讨和阐述。”说。
需要强调的是，Mg-In-Ti储氢系统的动力学和热力学性能还远远不能满足车载应用的要求。这种有趣材料的商业规模生产和实际应用还有很长的路要走。邹总回顾，突破工作温度屏障仍然是未来工作的重点。
“尽管MgH 2作为最有前途的固态储氢材料之一已被广泛研究，但其在其他能源领域的应用却很少引起人们的关注。考虑到低成本和独特的相变行为，我们预计将看到其在其他能源领域的应用激增。纳米结构镁基储氢材料在各种能源领域的应用，例如可再生能源的储能。”
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