2024年12月23日 星期一
2024年12月23日 星期一

劳伦斯利弗莫尔国家实验室研究固态储氢

2019/10/15 15:46:122028

据国外媒体报道,廉价的多层超导化合物可有效的用于固态储氢,且美国能源部(DOE)对改能源材料开发的投资也已经开始收到回报。

通过理论与实验的研究,劳伦斯利弗莫尔国家实验室(LLNL)的科学家发现二硼化镁(MgB2)吸收氢气的关键机制。该机制提供了将二硼化镁(MgB2)转化成其最高储氢形态(Mg(BH4)2)的关键依据。Mg(BH4)2具有极高的氢含量和极佳的热力学性能,有望成为新一代储氢材料。

LLNL_Hydrogen_Mechanism

复杂金属氢化物中的固态储氢可以提供更加紧密的车载储存系统并降低使用的压力。然而,复杂的金属氢化物的动力学性能较差,且分步氢化的途径尚不清楚。

在最新的研究中,该团队在克服这些缺点方面迈出了重要一步。研究发现,在氢暴露的初始阶段MgB2可以氢化成Mg(BH4)2,而不形成中间体化合物。由于这些中间体会降低氢动力汽车的加氢速度,避免中间体的产生是增加MgB2实用性的重要一步。

LLNL的材料科学家Tae Wook Heo表示,如果结合光谱学,第一原理计算和动力学建模,可以用前所未有的方式了解反应的途径和特殊的化学机理。该研究团队还发现,MgB2的氢化发生在两个单独的反应阶段,氢分子会分裂并转移到材料边缘的暴露面。

直接形成硼氢化镁的氢化机理避免了中间体对氢动力汽车加氢速度的抑制。氢分子(灰色)在二硼化镁暴露的镁层(蓝色)上进行分解,并转移到硼(绿色)的边缘点位,以形成硼氢化物单元(BH4 ,中间的浅绿色和浅灰色)

其他的利弗莫尔科学家包括Jonathan Lee, Patrick Shea, Alexander Baker, Shinyoung Kang and Michael Bagge-Hansen。桑迪亚劳伦斯伯克利国家实验室的科学家Leonard Klebanoff, Vitalie Stavila, James WhiteYi-Sheng Liu也对该研究做出了贡献。