Developing Oxygen Vacancy Rich Perovskite for Broad‐Spectrum‐Responsive Photothermal Assisted Photocatalytic Dehydrogenation of MgH 2

材料科学 脱氢 钙钛矿(结构) 光催化 氢气储存 空位缺陷 氧气 化学工程 光化学 氢燃料 热稳定性 分解水 氧化物 储能 结合能 析氧 活化能 氢化物 催化作用 氢化镁 纳米颗粒 无机化学 纳米技术 电池(电) 载流子 制氢 热处理
作者
Yingyan Zhao,Bolun Wang,Yinghui Li,Xusheng Wang,Fengzhan Sun,Yang Fu,Zhenzhen Wu,Xi Lin,Zhigang Hu,Hao Du,Boyang Mao,Jianxin Zou
出处
期刊:Advanced Energy Materials [Wiley]
卷期号:15 (47) 被引量:8
标识
DOI:10.1002/aenm.202504765
摘要

Abstract Magnesium hydride (MgH 2 ) has been featured as a promising hydrogen storage medium however faces deployment barriers due to high thermodynamic stability and sluggish dehydrogenation kinetics. To address these limitations, a broad‐spectrum‐responsive SrTiO 3 ‐based perovskite (STO‐450) particle, engineered with oxygen vacancies is introduced, as an effective photothermal‐assisted photocatalyst for enhancing MgH 2 dehydrogenation. It optimized MgH 2 ‐30 wt.% STO‐450 composite desorbs 4.41 wt.% H 2 at 184.7 °C under 1.152 W cm −2 (12 sun) irradiation, and 2.00 wt.% H 2 at 152.2 °C under 0.576 W cm −2 (6 sun). In situ XPS, fs‐TAS, and DFT reveal that oxygen vacancies act as electron traps, extending carrier lifetime and facilitating directional charge transfer across the MgH 2 /STO‐450 heterointerface. This interfacial charge modulation substantially accelerates dehydrogenation kinetics. A levelized cost of hydrogen analysis shows over 50% energy cost reduction compared to conventional thermal routes. This work enables a practical strategy to significantly reduce the energy cost associated with long‐distance H 2 transport and high‐pressure storage infrastructures.
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