Light-Enabled Reversible Hydrogen Storage of Borohydrides Activated by Photogenerated Vacancies

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作者
Xiaoyue Zhang,Chaoqun Li,Jikai Ye,Xuechun Hu,Wei Chen,Fang Fang,Dalin Sun,Yongfeng Liu,Xuebin Yu,Guanglin Xia
出处
期刊:Journal of the American Chemical Society [American Chemical Society]
卷期号:147 (3): 2786-2796 被引量:65
标识
DOI:10.1021/jacs.4c15744
摘要

Borohydrides, known for ultrahigh hydrogen density, are promising hydrogen storage materials but typically require high operating temperatures due to their strong thermodynamic stability. Here we introduce a novel light-induced destabilization mechanism for hydrogen storage reaction of borohydrides under ambient conditions via photogenerated vacancies in LiH. These vacancies thermodynamically destabilize B-H bonds through the spontaneous "strong adsorption" of BH4 groups, which trigger an asymmetric redistribution of electrons, enabling hydrogen release at near room temperature, approximately 300 °C lower than the corresponding thermal process. By utilizing specially designed "nano-photothermal reactors", which optimize thermodynamic destabilization effect with nanoscale dispersed LiH and create space-confined "hotspots" to enhance hydrogen storage kinetics, we achieve an ultrahigh hydrogen storage capacity of 11.02 wt % H2 in LiBH4 using only light irradiation. This light-induced destabilization mechanism can also be extended to other alkali metal borohydrides, offering insights for developing solid-state hydrogen storage materials under mild conditions.
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