先进镁基储氢材料及其应用
氢作为一种能源载体，具有重量能量密度高、丰度高、零排放等突出优势，但其有效的储存和运输仍然是氢能广泛应用的瓶颈问题。为了解决这个问题，在过去的几十年里，人们开发并仔细研究了不同类型的储氢材料。其中，氢化镁(MgH 2)因其容量高、可逆性优异、镁储量充足、成本低廉而被认为是最有前途的储氢材料之一。然而，MgH 2较差的热力学和动力学性质 限制了其实际应用(氢解吸焓为74.7 kJ mol -1 H如图2 所示，解吸能垒约为160kJ mol -1 H 2 )。合金化、催化和纳米结构已经被提出并应用来克服上述缺点。其中，催化剂的引入可以改变Mg/MgH 2的局域电子构型，降低H 2 的能垒 解离/重组。纳米结构镁基材料具有缩短扩散路径和增加表面反应面积的优点，因此可以显着加快氢的吸收和解吸速率。设计核壳纳米结构镁基储氢材料的思路旨在协同上述两种改性方法的优点。通过这样的策略，可以构建和优化具有核壳纳米结构的先进镁基材料，这对于移动和固定应用都有希望。
近日，上海交通大学邹建新教授团队在《Industrial Chemistry & Materials》上发表综述，总结了核壳纳米结构镁基储氢材料领域的研究进展，主要围绕核壳纳米结构镁基储氢材料的制备方法、微观结构等方面进行了综述 。 、属性和相关机制。目的是指出工业应用镁基储氢材料的设计原理和未来研究趋势。
核壳纳米结构镁基储氢材料表现出优异的吸放氢动力学和长期循环性能。此外，这种独特的结构使复合材料具有一些独特的性能，例如抗空气氧化能力、快速水解速率等。考虑到上述情况，邹教授的团队对核壳纳米结构镁的使用提出了光明的愿景。未来基于储氢材料。利用太阳能、风能等可再生能源产生的电力电解水可以获得环保的绿色氢气，并将氢气储存在固体镁基储氢罐中。核壳纳米结构镁基材料可以在相对较低的温度下吸收和解吸氢，显着降低储氢和释放过程中的能耗。该存储系统通过热解或水解产生氢气，可为燃料电池提供氢气用于发电、小型便携式备用电源、工业用途等。近日，配备12个固态储氢罐和14.4吨散装多孔镁镍基合金球团的吨位镁基固态储氢蒸腾车(MH-100T)正式亮相，开启了镁基固态储氢蒸腾车的新纪元。固态氢存储和运输的新时代。未来，核壳纳米结构镁基材料具有更好的氢吸附性能，如更低的氢解吸温度、更快的吸附速度和更高的存储容量，
镁基储氢系统由于其储氢密度高、循环性能好以及地球上镁的丰度高，作为氢载体的潜在应用受到了广泛关注。将氢脱附温度降低到与燃料电池堆的废热兼容的范围(大约60-150 ℃范围)可能是目前纳米结构储氢材料研究最重要的目标。然而，最大的挑战仍然是目前无法以简单有效的方式同时控制动力学、热力学和循环性能。许多实验和理论研究表明了 Mg/MgH 2的核壳结构与改进的氢吸附性能之间的关系。寻找最佳工艺参数和技术路线来合成具有更小尺寸和更好催化壳的先进核壳纳米结构Mg/MgH 2 纳米粒子，以提高其储氢性能并平衡效益和成本以满足要求尤为重要用于工业应用。此外，未来需要开发针对不同特定纳米结构储氢材料的新设计原理，例如利用材料基因组工程在原子水平上精确控制Mg/MgH 2 晶格中的催化效应、成分和结构 优化方法论等
“在这篇综述中，我们希望为读者提供先进镁基储氢材料的最新研发成果及其在氢能领域的未来前景。”邹说。
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