Novel NLi4-BGra/MgH2-based heterojunctions for efficient hydrogen storage and modulation of hydrogen-desorption temperature ranges

氢气储存 材料科学 氢化镁 解吸 密度泛函理论 异质结 分析化学(期刊) 光电子学 物理化学 吸附 计算化学 冶金 化学 有机化学 色谱法 合金
作者
Qi Jiang,Zepeng Jia,Sen Lu,Pei Song,Zhikai Gao,Zhiguo Wang,Tiren Peng,Xue Bai,Hong Cui,Weizhi Tian,Rong Feng,Qin Kang,Zhiyong Liang,Hongkuan Yuan
出处
期刊:Ceramics International [Elsevier BV]
卷期号:50 (13): 23058-23069 被引量:19
标识
DOI:10.1016/j.ceramint.2024.04.028
摘要

In this study, a novel superalkali NLi4 decorated Boron doped graphene/magnesium hydride heterojunction NLi4-BGra/MgH2 was designed using density functional theory (DFT). Molecular dynamics (MD) confirmed that this material can release H2 adsorbed near NLi4 and H stored within MgH2 at a fixed hydrogen-desorption temperature (Td) of 298 K and 570 K, respectively. Subsequently, 132 magnesium alloy hydrides Mg1-XMeXH2 with various hydrogen-storage capacities and hydrogen-desorption temperatures were predicted by DFT combined with machine learning (ML). Among them, Mg0.875Li0.125H2 (Td = 400K) and Mg0.875Be0.125H2 (Td = 500K) were selected to form NLi4-BGra/Mg0.875Me0.125H2 (Me = Li, Be). The successful validation of Root Mean Square Deviation, diffusion coefficient and hydrogen-desorption trajectories to qualify the hydrogen-desorption capability of NLi4-BGra/Mg0.875Me0.125H2 (Me = Li, Be) (Td = 400, 500K) confirms that the strategy of using Mg1-XMeXH2 to substitute MgH2 in NLi4-BGra/MgH2 enables the effective modulation of the hydrogen-desorption temperature ranges of NLi4-BGra/MgH2-based heterojunctions. In particular, partial density of state, electron localization function, and charge density difference were comprehensively analyzed to understand the hydrogen-storage mechanism and the nature of the hydrogen-desorption temperature variation.
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