Understanding anharmonic effects on hydrogen desorption characteristics of MgnH2n nanoclusters by ab initio trained deep neural network

非谐性 纳米团簇 从头算 氢化镁 焓 氢气储存 粘结长度 氢键 解吸 热力学 氢 结合能 材料科学 从头算量子化学方法 氢化物 物理化学 化学 原子物理学 纳米技术 物理 量子力学 吸附 分子
作者
Andrea Pedrielli,Paolo E. Trevisanutto,Lorenzo Monacelli,Giovanni Garberoglio,Nicola M. Pugno,Simone Taioli
出处
期刊:Nanoscale [Royal Society of Chemistry]
卷期号:14 (14): 5589-5599 被引量:11
标识
DOI:10.1039/d1nr08359g
摘要

Magnesium hydride (MgH2) has been widely studied for effective hydrogen storage. However, its bulk desorption temperature (553 K) is deemed too high for practical applications. Besides doping, a strategy to decrease such reaction energy for releasing hydrogen is the use of MgH2-based nanoparticles (NPs). Here, we investigate first the thermodynamic properties of MgnH2n NPs (n < 10) from first-principles, in particular by assessing the anharmonic effects on the enthalpy, entropy and thermal expansion by means of the stochastic self consistent harmonic approximation (SSCHA). This method goes beyond previous approaches, typically based on molecular mechanics and the quasi-harmonic approximation, allowing the ab initio calculation of the fully-anharmonic free energy. We find an almost linear dependence on temperature of the interatomic bond lengths - with a relative variation of few percent over 300 K - alongside with a bond distance decrease of the Mg-H bonds. In order to increase the size of MgnH2n NPs toward experiments of hydrogen desorption we devise a computationally effective machine learning model trained to accurately determine the forces and total energies (i.e. the potential energy surfaces), integrating the latter with the SSCHA model to fully include the anharmonic effects. We find a significative decrease of the H-desorption temperature for sub-nanometric clusters MgnH2n with n ≤ 10, with a non-negligible, although little effect due to anharmonicities (up to 10%).

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
刚刚
1秒前
科研通AI6.2的应助被潘大帅采纳,获得10
1秒前
优秀的冬衣的应助被无心的乾采纳,获得10
2秒前
jianzi927发布了新的文献求助10
3秒前
jianzi927发布了新的文献求助10
3秒前
万能图书馆的应助被李国涛采纳,获得10
4秒前
田田完成签到 ,获得积分0
4秒前
orixero的应助被淡蓝色采纳,获得10
4秒前
4秒前
4秒前
RRRRR1发布了新的文献求助40
4秒前
WXM发布了新的文献求助10
5秒前
5秒前
5秒前
阿吉完成签到,获得积分10
6秒前
jianzi927发布了新的文献求助10
6秒前
jianzi927发布了新的文献求助10
6秒前
7秒前
gunt发布了新的文献求助10
7秒前
7秒前
8秒前
9秒前
9秒前
9秒前
jianzi927发布了新的文献求助10
9秒前
jianzi927发布了新的文献求助10
10秒前
jianzi927发布了新的文献求助10
10秒前
花样年华发布了新的文献求助10
10秒前
10秒前
11秒前
12秒前
roe发布了新的文献求助10
12秒前
12秒前
ym发布了新的文献求助10
13秒前
13秒前
淡蓝色发布了新的文献求助10
14秒前
15秒前
祝今安发布了新的文献求助10
16秒前
gunt完成签到,获得积分20
17秒前
高分求助中
(应助此贴封号)通过应助OA文献获取积分 10000
Rosenblum, Global Change Biology 800
Organizational Behavior 510
Arbitrage Theory in Discrete and Continuous Time 500
Production Logging: Theoretical and Interpretive Elements 400
English Longitudinal Study of Ageing: Waves 0-11, 1998-2024 300
2026-2030年中國基因檢測行業市場前瞻與未來投資戰略分析報告 300
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 计算机科学 工程类 纳米技术 有机化学 化学工程 内科学 物理 生物化学 复合材料 催化作用 细胞生物学 人工智能 心理学 无机化学 基因 遗传学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7827564
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9353106
关于积分的说明 20571142
捐赠科研通 7420496
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3335584
关于科研通互助平台的介绍 2480466
邀请新用户注册赠送积分活动 2356044