他們于12月 20 日在《能源材料進展》上發表了他們的研究成果。

論文作者、輕合金網國家工程研究中心教授鄒建新表示：“經濟、高效、安全的儲氫方法對于開發氫能、減少碳排放、提高可再生清潔能源的利用效率起著至關重要的作用。”金屬基復合材料成型及國家重點實驗室。“氫化物固態儲氫被認為是一種很有前景的儲氫技術。盡管金屬氫化物固態儲氫技術的工業應用仍處于進攻階段。”

“以鎂基氫化物為例，鎂是地殼中含量第八豐富的元素，而且成本低廉，具有優良的操作安全性和環境友好性。”鄒說。“鎂基氫化物由于其儲氫密度高、循環性能好以及地球上鎂含量高，是大規模氫能存儲系統的有吸引力的候選者。”

“MgH 2作為儲氫介質的應用長期以來一直受到兩個主要的內在挑戰的限制。”

Zou解釋說，第一個障礙是MgH 2的高熱力學穩定性(ΔH = 74.7 kJ mol -1 H 2)導致其分解溫度很高。另一個障礙是相當緩慢的氫吸收/解吸動力學，其源于高H 2解離能壘、MgH 2塊體中氫擴散速率慢。

為了提高MgH 2 /Mg的儲氫性能，人們做了很多努力，如催化劑摻雜、納米晶化、合金化、去穩定化等。實現MgH 2動力學和熱力學的雙重調控對于實際應用至關重要。前期工作證明，在Mg/MgH 2中引入催化劑可以明顯加速氫的脫/吸動力學。在所有催化化合物中，MXenes基催化劑由于MXenes獨特的二維結構和組分可調性而引起了人們的廣泛關注。然而，與普通催化劑類似，大多數MXenes基催化劑，例如Ti 3 C 2 MXenes和Ni@Ti-MX，無法改變MgH 2 /Mg的熱穩定性，導致在1 bar氫氣壓力下解吸溫度較高，并且實際應用中復雜的熱管理過程。

合金化是改善鎂基儲氫材料熱力學和動力學性能的重要方法。值得注意的是，使用固溶體合金可以改善MgH 2的熱力學，而不會造成顯著的容量損失。 銦、鎘、銀等已被證明可以通過與Mg形成溶液而破壞MgH 2的熱力學穩定性。由于In在Mg中的高溶解度(高達10 at%)，Mg-In體系在熱力學方面表現出最好的改進。鄒和他的團隊回顧了最新的工作，比較了先前工作在動力學和熱力學方面的增強，以確定未來研究應該關注的領域和策略。

“MXene不僅具有優異的催化效果，而且通過其二維層狀結構提供納米限域能力，可以有效提高鎂基復合材料的動力學性能和循環穩定性。另一方面，合金化已被證明是實現 Mg/MgH 2系統熱力學不穩定的有效方法，”Zou 說。“在本文中，我們的目標是結合MXenes和Mg(In)固溶體在MgH 2 /Mg改性中的優勢，同時改變鎂基儲氫材料的熱力學和動力學。”

“結果表明，Mg-In-Ti儲氫體系的熱力學和動力學都得到了優化。In @Ti-MX催化MgH 2增強的脫/加氫性能和相應的機制已得到系統的探討和闡述。”說。

需要強調的是，Mg-In-Ti儲氫系統的動力學和熱力學性能還遠遠不能滿足車載應用的要求。這種有趣材料的商業規模生產和實際應用還有很長的路要走。鄒總回顧，突破工作溫度屏障仍然是未來工作的重點。

“盡管MgH 2作為最有前途的固態儲氫材料之一已被廣泛研究，但其在其他能源領域的應用卻很少引起人們的關注。考慮到低成本和獨特的相變行為，我們預計將看到其在其他能源領域的應用激增。納米結構鎂基儲氫材料在各種能源領域的應用，例如可再生能源的儲能。”