Titanium Hydride Nanoplates Enable 5 wt% of Reversible Hydrogen Storage by Sodium Alanate below 80°C

脱氢 氢气储存 掺杂剂 材料科学 氢化物 动力学 化学工程 兴奋剂 化学 催化作用 冶金 金属 合金 有机化学 光电子学 工程类 物理 量子力学
作者
Zhuanghe Ren,Xin Zhang,Haiwen Li,Zhenguo Huang,Jianjiang Hu,Mingxia Gao,Hongge Pan,Yongfeng Liu
出处
期刊:Research [American Association for the Advancement of Science]
卷期号:2021: 9819176-9819176 被引量:16
标识
DOI:10.34133/2021/9819176
摘要

Sodium alanate (NaAlH4) with 5.6 wt% of hydrogen capacity suffers seriously from the sluggish kinetics for reversible hydrogen storage. Ti-based dopants such as TiCl4, TiCl3, TiF3, and TiO2 are prominent in enhancing the dehydrogenation kinetics and hence reducing the operation temperature. The tradeoff, however, is a considerable decrease of the reversible hydrogen capacity, which largely lowers the practical value of NaAlH4. Here, we successfully synthesized a new Ti-dopant, i.e., TiH2 as nanoplates with ~50 nm in lateral size and ~15 nm in thickness by an ultrasound-driven metathesis reaction between TiCl4 and LiH in THF with graphene as supports (denoted as NP-TiH2@G). Doping of 7 wt% NP-TiH2@G enables a full dehydrogenation of NaAlH4 at 80°C and rehydrogenation at 30°C under 100 atm H2 with a reversible hydrogen capacity of 5 wt%, superior to all literature results reported so far. This indicates that nanostructured TiH2 is much more effective than Ti-dopants in improving the hydrogen storage performance of NaAlH4. Our finding not only pushes the practical application of NaAlH4 forward greatly but also opens up new opportunities to tailor the kinetics with the minimal capacity loss.
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