变小变薄实现更好的储氢

来自劳伦斯利弗莫尔国家实验室(LLNL)，桑迪亚国家实验室，印度理工学院甘地讷格尔和劳伦斯伯克利国家实验室的科学家合作创造了3-4纳米超薄金属氢化物纳米片，可增加储氢能力。这项研究发表在《小》杂志上。

需要可持续的能源储存技术，以解决可再生能源的间歇性问题。氢基技术是减少温室气体排放的长期解决方案。

氢在所有燃料中具有最高的能量密度，被认为是地面运输、飞机和船舶的可行解决方案。然而，就体积能量密度而言，碳氢化合物燃料源优于压缩氢气，这促使开发替代的、更高密度的基于材料的存储方法。

复合金属氢化物是一类储氢材料，虽然具有很高的绝对储存容量，但可能需要极端的压力和温度才能达到该容量。该团队通过纳米尺寸解决了这一挑战，这增加了与氢反应的表面积并降低了所需的氢化深度。以前的研究已经分析了纳米级二硼化镁(MgB2)，包括LLNL的工作，然而，该研究中的材料并不那么薄，最终聚集在一起。

在最近的合作中创造的材料来自氧化锆中的无溶剂机械剥离，产生的材料只有11-12个原子层厚，可以氢化到散装材料的50倍左右。

加氢的50倍完全对应于表面体积比增加50倍，这表明本体和纳米片材料都大约在前两层氢化，这是一种与粒径无关的普遍行为。对于11-12层纳米材料两侧的两层，这代表了MgB最大氢容量的三分之一2.

镁乙2由交替的镁和硼层组成，其中电荷从镁层转移到硼层驱动硼层的稳定性。LLNL计算表明，材料表面的不完全镁覆盖率有利于具有完全镁覆盖岛的表面结构和其他不太稳定的无序表面硼层区域。基于先前关于表面硼层无序的工作，计算显示了镁对MgB的覆盖率2随着氢化而进化。

“这些结果表明，反应性MgB是如何2暴露硼的表面可能会变得更加稳定，因为它会氢化，因为镁覆盖率增加，“LLNL物理学家和作者KeithRay说。“通过这种机制，氢化减慢并在适度的氢化条件下停止。

“进一步的纳米尺寸或新的化学修饰以延迟或破坏表面镁的增加可能会进一步增加MgB2作为储氢材料的性能，“他补充说。