Nanoparticulate ZrNi: In Situ Disproportionation Effectively Enhances Hydrogen Cycling of MgH2

歧化 材料科学 催化作用 原位 自行车 纳米技术 有机化学 化学 历史 考古
作者
Lingchao Zhang,Xin Zhang,Wenxuan Zhang,Zhenguo Huang,Fang Fang,Juan Li,Limei Yang,Changdong Gu,Wenping Sun,Mingxia Gao,Hongge Pan,Yongfeng Liu
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
卷期号:15 (34): 40558-40568 被引量:17
标识
DOI:10.1021/acsami.3c07952
摘要

High thermal stability and sluggish absorption/desorption kinetics are still important limitations for using magnesium hydride (MgH2) as a solid-state hydrogen storage medium. One of the most effective solutions in improving hydrogen storage properties of MgH2 is to introduce a suitable catalyst. Herein, a novel nanoparticulate ZrNi with 10-60 nm in size was successfully prepared by co-precipitation followed by a molten-salt reduction process. The 7 wt % nano-ZrNi-catalyzed MgH2 composite desorbs 6.1 wt % hydrogen starting from ∼178 °C after activation, lowered by 99 °C relative to the pristine MgH2 (∼277 °C). The dehydrided sample rapidly absorbs ∼5.5 wt % H2 when operating at 150 °C for 8 min. The remarkably improved hydrogen storage properties are reasonably ascribed to the in situ formation of ZrH2, ZrNi2, and Mg2NiH4 caused by the disproportionation reaction of nano-ZrNi during the first de-/hydrogenation cycle. These catalytic active species are uniformly dispersed in the MgH2 matrix, thus creating a multielement, multiphase, and multivalent environment, which not only largely favors the breaking and rebonding of H-H bonds and the transfer of electrons between H- and Mg2+ but also provides multiple hydrogen diffusion channels. These findings are of particularly scientific importance for the design and preparation of highly active catalysts for hydrogen storage in light-metal hydrides.
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