劳伦斯·利弗莫尔国家实验室的安妮·M·斯塔克 氢在二硼化镁表面吸附的第一性原理模拟研究
学分:美国化学学会应用材料与界面(2022)
多伊:10
1021/ACS Sami
1c23524 劳伦斯·利弗莫尔国家实验室(LLNL)的科学家们模拟了一种有前途的材料中的储氢反应，并发现了为什么当材料吸收氢时氢吸收会变慢，这提供了可以用于改进的洞察力
改善固态材料中的氢储存依赖于对复杂界面上发生的多步化学反应的更好理解
在这些界面处，材料从不含氢转变为氢饱和相，因为其组成分子单元与氢反应并结合，并且结构上重新排列
从储氢材料到电池，类似的转变支配着各种各样的化学和电化学储能环境
为了揭示氢化二硼化镁(MgB2)的潜在机制，LLNL的一组科学家使用了分子动力学模拟
他们发现镁离子(Mg2+)驱动分子单元的电极化和电荷重新分布，这对于从原始的MgB2材料中分裂出硼(B ),并使氢顺序结合到B原子上以形成氢饱和的Mg(BH4)2相是至关重要的
具体地，附近的Mg2+离子极化BHX单元，允许带正电荷的中心硼原子吸引并结合氢阴离子，氢阴离子通过与Mg2+的相互作用带负电荷
这项研究发表在美国化学学会应用材料与界面杂志上
该分析还揭示了随着Mg(BH4)2的形成，氢在MgB2中的吸收变慢的可能解释，这在实验中在没有高温和高压的情况下阻止了完全氢化
包含在六边形MgB2片中的硼不太稳定，因此当局部环境贫Mg时更倾向于结合氢
然而，随着材料转化为Mg(BH4)2，剩余的MgB2材料的表面变得更富含Mg，从而减缓氢化
“我们的模拟捕捉到了硼化镁中导致氢吸收的反应路径，”LLNL物理学家兼作家基思·雷说
“希望这一认识将使进一步的研究能够在较低的温度和压力下实现快速氢化
" LLNL的其他作者包括ShinYoung Kang，Wan，Sichi Li，Tae Wook Heo，，Alexander Baker和Brandon Wood
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