来源：上海氢威机械氢威HydroWei2022-04-01 00:00

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用原理模拟研究了二硼化镁表面的氢吸收。

劳伦斯利弗莫尔国家实验室(LLNL)的科学家们模拟了一种很有前途的材料的氢存储反应，并发现了为什么随着材料吸收氢的速度变慢，从而提供了可以用于改进的见解。

改善固态材料中的氢储存依赖于更好地理解发生在复杂界面上的多步骤化学反应。在这些界面上，材料从不含氢转变为含氢饱和相，因为其组成分子单元与氢反应并结合，并在结构上重新排列。从储氢材料到电池，类似的转换控制着各种化学和电化学储能环境。

为了揭示二硼化镁(MgB2)加氢的潜在机制，LLNL的一组科学家使用了分子动力学模拟。他们发现，镁离子(Mg2+)驱动分子单元的电极化和电荷再分配，这是硼(B)从原MgB2材料裂解的关键，并使硼(B)原子顺序氢结合，形成氢饱和的Mg(BH4)2相。具体来说，附近的Mg2+离子使BHX单元极化，使中心带正电的硼原子吸引并与带负电的氢离子结合，而氢离子通过与Mg2+的相互作用而带负电。这项研究发表在《应用材料与界面》杂志上。

分析还揭示了MgB2在形成Mg(BH4)2时吸氢速度减慢的可能原因，从而阻止了在实验中无高温高压条件下的完全加氢。含在MgB2六方片中的硼不太稳定，因此当局部环境镁含量较低时，硼更容易与氢结合。然而，随着材料转化为Mg(BH4)2，剩余的MgB2材料表面镁含量增加，氢化速度减慢。

“我们的模拟捕捉了MgB2中导致氢吸收的反应路径，”LLNL的物理学家兼作者Keith Ray说。“希望这一理解将有助于进一步研究在更低的温度和压力下快速加氢。”

LLNL的其他作者包括ShinYoung Kang, Liwen Wan, Sichi Li, Tae Wook hee, Jonathan Lee, Alexander Baker和Brandon Wood。这项工作由能源部、能源效率和可再生能源办公室、氢和燃料电池技术办公室资助，包括氢材料先进研究联盟。

实验室由欧内斯特·o·劳伦斯和爱德华·特勒共同创立，于1952年9月2日开始运营，赫伯特·约克担任主任

“新想法”实验室诞生于冷战

劳伦斯利弗莫尔国家实验室(LLNL)成立于冷战高峰时期的1952年，旨在通过推进核武器科学和技术来满足迫切的国家安全需要。

在其历史上，该实验室通过其有才华和敬业精神的工作人员的研究能力，以科学和技术创新的传统——预测、开发和提供国家具有挑战性的问题的解决方案，加强了国家安全。

65年来，LLNL一直在创造历史，创造不同。

Hydrogen storage reactions bear a complex dance toward faster uptake | Lawrence Livermore National Laboratory (llnl.gov)

March 30, 2022