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如何通过合金化提升镁基材料性能?

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镁基储氢材料具有高储氢密度、低成本和高安全性等特点,作为解决氢储运的重要解决方案之一受到广泛关注。然而,脱氢温度高、平衡压力低、吸放氢速率慢,阻碍了它们的实际应用。合金化是提高储氢材料热力学和动力学性能的一种策略。

合金化是通过在Mg中引入过渡金属,形成多种Mg基合金和金属间化合物。由于过渡金属的引入显著影响材料的晶体结构和电子结构,能对镁基储氢材料的热力学/动力学性能产生协同优化。例如,镁基固溶体合金可以将焓变降低至45 kJ mol-1,含镁高熵合金可以将吸氢温度降低至室温。然而,镁基亚稳合金的局限性在于理论储氢容量低和循环寿命差。富镁合金可通过氢诱导分解生成纳米级MgH2、Mg2NiH4和ReHx来优化镁基合金动力学和高容量长循环寿命,但富镁合金的原位分解将导致对热力学调控有限。因此,需要对镁基合金的成分、制备方法和相改性进行改良以满足对镁基储氢材料热/动力学的协同优化。

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