Characterizing solute hydrogen and hydrides in pure and alloyed titanium at the atomic scale
Ti对氢具有高亲和力，是典型的氢化物形成剂。钛氢化物是一种脆性相，可能导致钛合金的早期失效。在这里，我们使用原子探针断层扫描和电子显微镜，以调查在一组标本的商业纯钛，模型和商业钛合金的氢分布。虽然可能是在用聚焦离子束制备样品的过程中部分引入的，但我们发现在商业纯Ti和α+ \b{eta}二元模型合金中，沿α晶界和α/\b{eta}相界形成了Ti-β。在加入Al或Mo过饱和淬火的合金中，α相没有出现过饱和。
2018-03-11 cond-mat.mtrl-sci
High-Entropy Hydrides for Fast and Reversible Hydrogen Storage at Room Temperature: Binding-Energy Engineering via First-Principles Calculations and Experiments
尽管人们对固态氢化物形式的氢的紧凑和安全储存有很高的兴趣，但在室温下在接近大气压的压力下可逆和快速储存氢的合金的设计是一个长期的挑战。在这项研究中，第一性原理计算与实验相结合，开发高熵合金（HEAs）的室温储氢。设计并合成了具有Laves相结构和低氢结合能（-0.1 ~-0.15eV）的TixZr_（2-x）CrMnFeNi（x = 0.4-1.6）合金。HEAs在室温下以Laves相的形式可逆地储存氢，而（去）氢化压力随着锆分数的增加而系统地降低，与结合能计算结果良好一致。氢化动力学快速，氢化发生无需任何活化或催化处理，储氢性能保持稳定至少1000次循环，并且存储容量高于商业LaNi 5。目前的研究结果表明，理论计算和实验相结合是一个有前途的途径，以设计新的高熵的高性能储氢。
2023-01-07 cond-mat.mtrl-sci
Prediction Of A Multi-Center Bonded Solid Boron Hydride for Hydrogen Storage
理想的车载储氢材料必须在实际温度和压力下释放氢气，并在类似温和的条件下有效再生。因此，氢化物材料必须在氢化/脱氢相边界附近的窄范围内。仅涉及常规结合机制的材料不太可能满足这些要求。相比之下，含有某些受抑键合的材料被设计成处于受抑诱导的相变的边缘，并且它们可能更适合于储氢。在这里，我们提出了一种新的层状固体硼氢化物，并显示其潜在的储氢。软声子模的存在证实了该结构的动力学稳定性。充电的结构显着软化氢相关的声子模式。与此相反，硼相关的声子要么硬化，要么不受电子掺杂的显着影响。这些结果表明，电化学充电可以促进氢的释放，而底层的硼网络保持完整，用于随后的再氢化。
2010-03-02 cond-mat.mtrl-sci
Metal hydride material requirements for automotive hydrogen storage systems
美国能源部（DOE）发布了轻型车辆车载可充电氢存储系统所需满足的技术目标进展。通过将简化的存储系统和车辆模型与金属氢化物数据库中的插值数据相结合，我们获得了金属氢化物的材料级要求，这些要求可以组装成满足2017年DOE目标的系统。我们假设最小的平衡，工厂的组成部分，系统和没有一个氢气燃烧回路补充加热。油箱的重量和体积取决于对加油时间的严格要求。由此产生的要求表明，至少对于这种特定的应用，目前没有车载可充电金属氢化物满足这些要求。
2013-07-03 cond-mat.mtrl-sci
Nanoscale characterisation of hydrides and secondary phase particles in Zircaloy-4
氢和金属的相互作用仍然具有工业相关性，并且是创建和支持核反应堆运行安全案例的关键部分。在目前的工作中，我们探讨了储氢和氢化物的形成在锆合金。我们使用扫描透射电子显微镜（STEM），包括能量色散谱（EDS/EDX），电子能量损失谱（EELS），和高分辨率STEM的结构和界面的精细尺度的陶瓷。原子探针断层扫描（APT）进一步支持化学表征。样品用低温聚焦离子束加工（cryo-FIB）制备，在α-Zr基体中含有FeCrZr和FeCrZr第二相粒子（SPP）。主要发现包括表征不同的界面平面的基础上的大小的溶质和化学再分配的溶质提前的合金-金属界面。我们还发现大量（高达6原子%）氢保留在锆基质内的溶液中，并且显示出仅具有17原子%氢的氢化物，这远低于α-相化学计量的氢，表明其是胚胎氢化物。这些发现有助于我们了解氢的分布和纳米级形貌的锆，这可能会影响锆基核燃料包壳的寿命。
2021-09-22 cond-mat.mtrl-sci
Electron Ptychography Images Hydrogen Atom Superlattices and 3D Inhomogeneities in Palladium Hydride Nanoparticles
研究采用电子叠层成像技术直接对氢化钯纳米立方体中的氢原子进行三维成像，发现了氢的一维超晶格有序排列和局部三维团簇现象，揭示了金属氢化物纳米颗粒中此前无法探测的空间不均匀性。
2025-08-15 cond-mat.mtrl-sci
Direct Hydrogen Quantification in High-pressure Metal Hydrides
高压金属氢化物（MH）的研究发展成为凝聚态物理中的一个蓬勃发展的领域后，实现了金属化合物显示声子介导的近室温超导性。然而，在确定反应产物的化学式方面的严重限制，特别是关于它们的氢含量，阻碍了对合成相的深入理解，并且可能导致显著错误的结论。在这里，我们提出了一种方法来直接访问的氢含量的MH固体合成在高压下（激光加热）金刚石砧单元使用核磁共振（NMR）光谱。结果表明，该方法可用于研究氢含量范围很宽的MH化合物，从MHx（x= 0.15（CuH 0.15））到x <6.4（H6 +-0.4S5）.
2022-08-08 cond-mat.mtrl-sci
Hydride Conductivity in Nitride Hydrides
氮化物半导体是一种在固态氢燃料电池中具有广阔应用前景的未开发材料。在这里，我们使用第一性原理计算来表征缺陷和离子迁移率在Sr $_2$ LiH $_2$ N（SLHN），具有高氢化物导电性的氮化物氢化物。通过计算缺陷形成能，我们发现SLHN中含有高浓度的氢原子（H $_i$）. H $_i^-$以非常低的能量势垒迁移，这与其低形成能一起意味着SLHN将具有优异的氢化物动力学，潜在地超过其它已知氢化物电解质的氢化物动力学。氧气污染是一个问题，这意味着封装将是至关重要的。通过直接类比于具有类似晶体结构的La/Sr基氧化物，我们还研究了La基氮化物氢化物La $_2$ LiHN $_2$，但发现其导电性明显较低，因此在技术上不那么有用。我们的研究结果支持SLHN和类似的氮化物半导体用于固态氢燃料电池的探索。
2021-05-10 cond-mat.mtrl-sci
Hydrogenation kinetics of metal hydride catalytic layers
通常采用金属氢化物顶部的催化覆盖层来增强基于金属氢化物的系统（例如氢传感器）的氢化动力学。在这里，我们实验研究的氢化动力学的覆盖层组成的几种合金的Pd和Au以及Pt，Ni和Ru，所有与和没有一个额外的PTFE保护层，使用一种新的方法和相同的实验条件下。我们的研究结果表明，掺杂Pd与Au的结果在显着更快的氢化动力学，与响应时间高达五倍短于Pd通过增强扩散和降低的活化能。非Pd基材料的动力学被证明是显著较慢的，并且主要受到通过覆盖层本身的扩散的限制。令人惊讶的是，额外的PTFE层仅被发现改善了钯基封端材料的动力学，而对Pt、Ni和Ru的动力学没有显着影响。综上所述，实验结果有助于合理选择一种合适的封盖材料，用于金属陶瓷和其他材料在绿色经济中的应用。此外，所开发的方法可用于同时研究氢化动力学和确定扩散常数在薄膜材料的广泛的实验条件。
2021-04-23 cond-mat.mtrl-sci
First-principle screening of structural, electronic and hydrogen storage properties of Vanadium based hydride perovskites XVH$_3$ (X = Li, K)
本研究基于第一性原理和 WIEN2K 代码，探究了 V 基钙钛矿氢化物 XVH$_3$ (X = Li, K) 的结构、电子与储氢性质，证实其具有立方结构、金属性及热力学稳定性，为绿色能源储氢应用提供了理论基础。
2024-12-23 cond-mat.mtrl-sci
Metallic Hydrogen Sublattice and Proton Mobility in Copper Hydride at High Pressure
用高压核磁共振谱、X射线衍射和从头算研究了Cu 2 H和CuH的原子和电子结构。在40 GPa的压力下合成金属Cu 2 H，在90 GPa下合成半金属CuH，发现其稳定性高达160 GPa。实验和计算表明，在Cu 2 H中形成金属1H-亚晶格以及~10-7 cm 2/s的高1H迁移率。Cu 2 H和FeH数据的比较表明，偏离费米气体的行为，导电氢网络的形成和高1H迁移率可能是金属氧化物的共同特征。
2020-04-08 cond-mat.mtrl-sci
Ternary Hypervalent Silicon Hydrides via Lithium at High Pressure
氢很少被观察到作为超价物种的配体，然而，我们发现高压氢化可以稳定超价富氢材料。在锂掺杂的三元硅单晶中，我们发现在高压下形成了由高价硅和氢配体组成的阴离子。我们的研究结果揭示了两个新的超价阴离子：层状SiH $_{5}^{-}$和三帽三角棱柱SiH $_{6}^{2-}$。这些不同于早期研究中描述的八面体SiH $_{6}^{2-}$。此外，还有可在高压下稳定的其它富氢结构Li $_{3}$ SiH $_{10}$和Li $_{2}$ SiH $_{6+δ}$。我们的工作为今后对富氢材料的研究提供了指导。
2020-10-04 cond-mat.mtrl-sci
Crystal Structure of Gold Hydride
通过Ponyatovskii等人，Sov.物理学25（1982）596。在本文中，我们考虑的体积增加的金属氢化物和可能的晶体结构的金氢化物与汞的结构，最近的邻居的Au在周期表中。AuH的建议结构具有基本的四面体为中心的单元，与汞结构Hg-tI 2非常相似。在费米球-布里渊区相互作用模型下讨论了这种结构稳定的原因。
2014-12-17 cond-mat.mtrl-sci
Prediction of quaternary hydrides based on densest ternary sphere packings
本文基于立方体系中的两种假定的三元球堆积结构（13-2-1）和（13-3-1），对四元金属配合物进行了详尽的研究[R. Koshoji \textit{et al.}，Phys. Rev. E \textbf{104}，024101（2021）]。通过用氢原子替换小球，用金属原子替换中、大和第四球，产生73304候选球。特别地，用氢原子取代小球，得到了非常规的氢亚晶格。通过几何优化、恒压分子动力学模拟和$10$ GPa静压下的声子计算，筛选出了23个具有静态和动态稳定性的非稳定双光子晶体，包括$\mathrm{H}_{12} \mathrm{Sc} \mathrm{Y}_{2} \mathrm{La}$和$\mathrm{H}_{12} \mathrm{Ti} \mathrm{Ni}_{3} \mathrm{Ba}$。我们期望通过对73304个化合物的穷举搜索筛选出的23个候选化合物为缩小季金属化合物的实验合成中的试验搜索空间提供指导。
2022-06-10 cond-mat.mtrl-sci
Hydrogen uptake and hydride formation in Al$_x$CoCrFeNi high-entropy alloys: First-principles, universal-potential, and experimental study
Ruhr-Universität Bochum（波鸿鲁尔大学）；Max-Planck-Institut for Sustainable Materials（马克斯·普朗克可持续材料研究所）；University of Stuttgart（斯图加特大学）；Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY（德国电子同步辐射中心）；Goethe University Frankfurt（法兰克福歌德大学）；Federal Institute for Materials Research and Testing (BAM)（联邦材料研究与测试研究所）
研究通过实验和计算揭示铝基高熵合金中氢吸收机制，发现铝元素抑制氢溶解，B2有序结构影响氢化物形成。
2026-03-18 cond-mat.mtrl-sci
Amphoteric behavior of Hydrogen in Bimetallic Molecular like Hydrides
通常，氢在固体中将采用+1、0或-1氧化态，这取决于它所占据的化学环境。通常，存在一些例外情况，其中氢在相同的结构框架中表现出阴离子和阳离子行为。在这项研究中，我们简要地探讨了一个两性行为的氢存在于氨合硼氢化物与化学式M1 M2（BH 4）3（NH3）2（M1= Na; M2 = Zn，Mg）使用最先进的密度泛函计算。为了建立M1 M2（BH 4）3（NH 3）2中氢的两性行为，我们用偏态密度、电荷密度、电子局域化函数和Born有效电荷等方法对M1 M2（BH 4）3（NH 3）2中氢的化学键进行了详细的分析。从这些分析中，我们发现更接近硼的氢处于负氧化态，而更接近氮的氢处于正氧化态。氢在固体中的两性行为的建立对储氢的应用有很大的意义。
2018-08-09 cond-mat.mtrl-sci
Hydrogen ordering influence on the proton spin-lattice relaxation time in metal-hydrogen compoun Hydrogen ordering influence on the proton spin-lattice relaxation time in metal-hydrogen compounds
本文介绍了LaHX体系镧有序化的实验研究结果。结果表明，所得到的结果可以解释为对LaH ~ 2 +c ~+中存在序-序变换的一个间接确认.
2006-10-04 cond-mat.mtrl-sci
Atom Probe Analysis of Ex Situ Gas-Charged Stable Hydrides
在这项工作中，我们报告的原子探针层析成像分析的两个金属的加压充电形成的非原位充氢电池，在200-500千帕（2-5巴）的压力范围。具体来说，我们报告的Pd/Rh和V系统的氘充电。使用这种非原位系统，我们证明了成功的加载和随后的原子探针分析的氘内的Pd/Rh合金，并证明氘是可能存在于氧化物-金属界面上形成的原生氧化物钒。通过这些实验，我们证明了通过原子探针层析成像的非原位氢分析的可行性，从而在原子尺度上对氢进行三维成像的可行途径。
2017-11-17 cond-mat.mtrl-sci
Effects of metals (X = Zn, Co) on structure, electronic bands and gravimetric capacity of KXH$_3$ hydrides
本文利用WIEN2K和第一性原理模拟研究KXH₃（X=Zn, Co）钙钛矿型氢化物的结构稳定性、电子能带和储氢容量，证实其金属性并评估热力学稳定性。
2024-06-08 cond-mat.mtrl-sci
Core-Shell Confinement Blocks Hydride Formation: The Impact of Surface Oxides on Hydrogen Sorption in Nanoporous FeTi
Montanuniversität Leoben（莱奥本矿业大学）；Erich Schmid Institute of Materials Science, Austrian Academy of Sciences（奥地利科学院埃里希·施密德材料科学研究所）；Foundation for Research and Technology – Hellas（希腊研究与技术基金会）；Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY（德国电子同步辐射中心）；Helmholtz-Zentrum Hereon（亥姆霍兹海雷恩中心）
针对FeTi储氢材料活化难、动力学慢等问题，提出制备纳米多孔FeTi并建立分析模型，发现表面氧化物约束引起的弹性应力影响氢吸附压力和滞后，为高效储氢奠定基础。
2025-11-05 cond-mat.mtrl-sci
Dynamic optical properties of metal hydrides
金属氢化物在氢化时通常显示出光学性质的显著变化。这些位移使它们成为许多可调谐光学器件的主要候选者，例如光学氢传感器和可切换反射镜。虽然这些金属中的一些，如钯，已经得到了很好的研究，但许多其他有前途的材料仅在有限的光学范围内进行了表征，并且缺乏氢负载的直接原位测量，限制了它们的潜在应用。此外，还没有系统的研究可以对这些金属进行明确的比较。在这项工作中，我们提出了这样一个系统的研究动态可调的光学性质的Pd，Mg，Zr，Ti和V在整个氢化与波长范围为250 - 1690 nm。这些测量是在环境室中进行的，该环境室将通过石英晶体微量天平的质量测量与在高达7 bar的氢气中的椭圆偏振测量相结合，使我们能够确定氢加载期间的光学特性。此外，我们证明了通过改变退火条件的钛和它的氢化物的光学性质的进一步的可调谐性，我们调查钯的氢化循环过程中发生的光学和重量滞后。最后，我们展示了几个纳米级的光学和等离子体激元结构的基础上，这些动态特性。我们显示的结构，氢化后，表现出5个数量级的反射率，>200 nm的共振位移，和> 3000%的相对传输切换的变化，这表明了广泛的应用。
2018-09-04 cond-mat.mtrl-sci
Transparent yttrium hydride thin films prepared by reactive sputtering
早先已经建议将金属氧化物用于太阳能电池中。以此为出发点，我们采用反应磁控溅射法制备了氢化钇薄膜。所得膜在沉积期间对于低氢分压是金属的，并且对于较高氢分压是黑色或黄色透明的。金属和半导体透明YHx薄膜已直接原位制备，而不需要覆盖层和沉积后氢化。光学薄膜是类似的YHx薄膜由其他技术制备的发现，但透明薄膜的晶体结构不同于众所周知的YH3相，因为它们有一个fcc晶格，而不是hcp。
2011-02-03 cond-mat.mtrl-sci
Novel A2CrH6 (A = Ca, Sr, Ba) hydrides explored by first-principles calculations for hydrogen storage applications
Hassan II University, Faculty of Sciences Ben M’Sik（哈桑二世大学，本米斯克理学院）
通过第一性原理计算研究了A2CrH6（A=Ca, Sr, Ba）氢化物钙钛矿的结构、储氢、力学、电子等性质，发现Ca2CrH6最强且储氢容量最高，凸显其储氢应用潜力。
2025-10-26 cond-mat.mtrl-sci
Amphoteric behavior of hydrogen (H+1and H-1) in complex hydrides from van der Waals interaction included ab-initio calculation
为了确定潜在的贮氢材料，全世界的注意力都集中在具有高重量和体积容量的储氢材料上。氢是一种独特的元素，根据化学环境，在固体中具有正、负或中性氧化态。如果可以找到其中氢在相同的结构框架内以负和正氧化态存在的贮氢材料，则可以容纳具有高体积密度的氢。因此，从根本上和技术上都很重要，以确定化合物中的氢是两性的性质，并了解其来源的必要标准。环三硼氮烷和十二氢-闭合-十二硼酸二铵的实验结构分析暗示在相同结构内存在具有阴离子和阳离子行为的氢。为了理解范德华（vdW）相互作用对结构参数的作用，我们考虑了12种不同的vdW校正泛函，发现optPBE-vdW泛函可靠地预测了平衡结构参数，准确度小于0.009%。因此，optPBE-vdW泛函被用来计算电荷密度，电子局域化函数，总的以及部分的状态密度，Bader和Born有效电荷等，我们已经观察到，氢是呈现两性行为与H靠近B在负电荷状态和相邻的N是在正电荷状态。
2019-02-13 cond-mat.mtrl-sci
The Critical Metallization of Hydrogen in Pressurized LaBeH8 Hydride
本研究结合分子动力学与电子结构分析提出理论框架，量化氢化物相图中氢的原子化与金属化，并在LaBeH8中识别出氢的临界金属化行为，为亚稳相合成及超导氢化物复杂产物提供新见解。
2024-08-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
A comprehensive first principles investigation of A$_2$BH$_6$ type (A= Li,Na, and K; B= Al, and Si) double perovskite hydrides for high capacity hydrogen storage
本文用 GGA 与 HSE06 第一性原理计算系统评估 A$_2$BH$_6$ 双钙钛矿氢化物的稳定性、电子、光学及储氢性能，发现 Li$_2$AlH$_6$ 和 Li$_2$SiH$_6$ 最具高容量储氢潜力。
2025-07-26 cond-mat.mtrl-sci
Exploring Hydride Formation in Stainless Steel Revisits Theory of Hydrogen Embrittlement
已经提出了各种氢脆机制，但氢致材料降解的原因仍然不清楚。这项工作表明，由于相不稳定性（分解）的氢脆。原位衍射测量揭示了在不锈钢中形成的亚稳的氢化物，通常被宣布为非氢化物形成材料。通过提高电化学充电过程中的氢化学势和氢材料的低缺陷形成能，氢化物的形成是可能的。我们的研究结果表明，氢诱导的材料降解，只有在现场和实时测量脆化过程中才能理解。
2022-09-20 cond-mat.mtrl-sci hep-lat physics.comp-ph
Effects of metals (X = Pd, Ag, Cd ) on structural, electronic, mechanical, thermoelectric and hydrogen storage properties of LiXH$_3$ perovskites
本研究基于第一性原理模拟，采用WIEN2K代码分析LiXH₃（X=Pd、Ag、Cd）钙钛矿氢化物的多类性能，验证其结构与热力学稳定性，为这类材料的储氢应用探索提供了首个理论依据。
2024-06-08 cond-mat.mtrl-sci
Sub-second and ppm-level Optical Sensing of Hydrogen Using Templated Control of Nano-hydride Geometry and Composition
使用氢作为化石燃料的清洁和可再生替代品需要一套可燃性缓解技术，特别是用于氢泄漏检测和浓度监测的强大传感器。为此，我们已经开发了一类轻量级的光学氢传感器的基础上的超表面的钯纳米片状颗粒阵列，它满足了日益增长的要求，安全的氢燃料传感系统，没有火花的风险。光学传感器的结构易于纳米设计，以产生对氢气的非常快速的响应（在1 mbar H $_{2}$下<3 s）和高精度（<5%）。通过掺入20%的Ag、Au或Co，Pd合金传感器的感测性能显著增强，尤其是对于Pd $_{80}$ Co $_{20}$传感器，其在1 mbar的H $_{2}$下的光学响应时间仅为~0.85 s，同时保持优异的准确度（<2.5%）、检测限（2.5 ppm）以及对老化、温度和干扰气体的鲁棒性。我们的传感器性能优越，是最快、最灵敏的光学氢传感器之一。
2021-03-01 cond-mat.mtrl-sci
Physically Interpretable Descriptors Drive the Materials Design of Metal Hydrides for Hydrogen Storage
Advanced Institute for Materials Research (WPI-AIMR), Tohoku University（东北大学先进物质研究院）；Institute of Fluid Science, Tohoku University（东北大学流体科学研究所）；Department of Materials Engineering, The University of Tokyo（东京大学材料工程系）；Institute for Materials Research (IMR), Tohoku University（东北大学材料研究所）
本文提出基于最少物理可解释描述符的闭式模型，预测金属氢化物的质量氢密度和室温平衡压力，精度媲美机器学习，并揭示盐型与间隙型氢化物的性能权衡，指出Be基合金为兼顾两者的罕见候选。
2025-10-26 cond-mat.mtrl-sci
Hydrogen-Mediated Control of Phase Formation and Microstructure Evolution
Montanuniversität Leoben（莱奥本矿业大学）；University of Vienna（维也纳大学）；Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY（德国电子同步加速器中心）；Erich Schmid Institute of Materials Science, Austrian Academy of Sciences（奥地利科学院埃里希·施密德材料科学研究所）
本文提出利用金属氢化物引入机械合金化障碍，通过氢亲和力差异与位错运动受限稳定高熵合金TiVZrNbHf与Cu复合材料的非晶或两相结构，为可持续冶金中氢的主动利用和微观结构精确调控开辟新途径。
2025-04-09 cond-mat.mtrl-sci
Ti4+ Substituted Magnesium Hydride as Promising Material for Hydrogen Storage and Photovoltaic Applications
为了克服MgH 2在车载储氢应用中的不足，对Ti（2+，3+，4+）取代的MgH 2进行了第一性原理计算。计算的生成焓和H位能表明，Ti取代Mg位降低了MgH 2的稳定性，提高了MgH 2的储氢性能，Ti在MgH 2中更倾向于+4氧化态。通过偏态密度、电子局域化函数和Bader电荷对这些体系进行成键分析，证实了离子-共价键的存在。杂化泛函计算得到的电子结构表明，Ti4+取代MgH 2中形成了中间带（IB），通过IB从价带到导带的多光子吸收，提高了太阳能电池的效率，并将太阳光谱中的低能光子转化为电能.此外，我们计算的载流子有效质量和光学吸收光谱表明，Ti 4+取代的MgH 2是适合于更高效率的光伏应用。我们的研究结果表明，Ti4+取代的MgH 2可以被认为是一种有前途的材料，用于储氢以及光伏应用。
2019-02-14 cond-mat.mtrl-sci
Thermodynamics of hydride formation: Anisotropic size-dependent coupled chemo-thermo-mechanical effects at Ni/NiH interfaces
Department of Chemical Engineering, Indian Institute of Technology Bombay（印度孟买印度理工学院化学工程系）
研究针对镍纳米颗粒吸氢形成氢化镍过程中氢化物生长各向异性及相关耦合效应，开发化学 - 热 - 力学焓模型，考虑多种因素及不同界面取向，能在多尺度正确预测焓和体积变化，为相关材料模型开发提供基础。
2026-07-14 cond-mat.mtrl-sci
Modelling hydrogen storage in metal hydrides
本研究构建金属氢化物储氢一维数学模型，通过无量纲化约简方程组并数值求解，引入反应常数空间相关性解释实验中的异常温度梯度，为储氢过程分析提供理论支撑。
2025-07-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
High-pressure formation and stabilization of iridium hydrides
用密度泛函理论（DFT）从头算方法计算了一类铱配合物IrH_x（x=0.5，1-4，6）.预计在过量氢环境中和压缩时，许多α-烯烃将稳定。计算了三氢化物（P6_3mc）和二氢化物（Ibam）分解成纯元素的临界压力分别为~5和~14 GPa。二氢化物（Ibam）在P~14 GPa时动态稳定，三氢化物在P > 25 GPa时动态稳定.在二氢化物和三氢化物中，铱原子与氢形成短的定向接触，这是共价键的典型特征。三氢化物表现出分子特征，并且其相对稳定性被计算为高于二氢化物，至少高达约。75GPa。
2013-08-30 cond-mat.mtrl-sci
Hydrogen storage in C14 type TiVZrMnCoFe high entropy alloy
在本研究中，我们讨论了合成，显微结构和储氢行为的金属间化合物Laves相在己醛TiVZrMnCoFe高熵合金。在该HEA中，三种元素是氢化物形成元素，另外三种是非氢化物形成元素（Fe、Mn、Co）。采用Meidmas模型计算了混合焓等热力学参数，提出了开发高熵Laves相基贮氢材料的可能性。
2023-01-12 cond-mat.mtrl-sci
Predicted formation of superconducting platinum-hydride crystals under pressure in the presence of molecular hydrogen
贵金属在常压下呈密排结构，在高压下很少发生结构转变。特别是铂（Pt），通常被认为是不活泼的，因此预计在压力下不会形成硫化物。我们预测，铂氢化物（PtH）有一个较低的焓比它的组成部分固体铂和分子氢在21.5 GPa以上的压力。我们计算了在70和80 GPa之间从四元到六方密排或面心立方（fcc）PtH的结构相变。线性响应计算表明，PtH在这些压力下是超导体，其临界温度约为10- 25 K。这些发现有助于阐明最近在富氢材料中观察到的压力诱导金属化和超导性。我们表明，在压力下形成面心立方金属超导体是常见的贵金属超导体，并研究在这些材料的超导性的可能性。
2011-08-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Thermomechanics of hydrogen storage in metallic hydrides: modeling and analysis
本文提出了一个氢在金属陶瓷中吸附的热力学自洽数学模型。除了氢的扩散，该模型占相变伴随着滞后，溶胀，温度和热传递，应变和应力。我们证明了一个精心设计的，半隐式近似计划的后续系统的偏微分方程的解的存在性。概括了多组分电离“气体”的漂移扩散。
2013-09-12 cond-mat.mtrl-sci math-ph math.AP
Hydride formation and phase separation in palladium nanoparticles from a transferable atomic cluster expansion potential
Ruhr-Universität Bochum（波鸿鲁尔大学）；University of Limerick（利默里克大学）
通过可转移原子簇展开势实现近DFT精度模拟，揭示钯纳米颗粒中氢致α-β相分离为核壳结构，并预测尺寸依赖的晶格参数和熔点降低。
2026-06-08 cond-mat.mtrl-sci
Revealing the role of nitrogen on hydride nucleation and stability in pure niobium using first principles calculations
铌为所有使用中的超导射频（SRF）腔体提供基础，然而，在腔体制造期间，氢容易被铌吸收，并且当冷却到低温温度时，随后的氢化铌沉淀降低了其超导性能。在过去的几年中，添加掺杂剂元素如氮已被实验证明，显着提高铌SRF腔的品质因数。Q退化的贡献者之一可以是存在的氢化物，然而，与氢的动力学和氢化物沉淀物在掺杂剂的存在下的热力学稳定性相关的基本机制并不为人所知。利用第一性原理计算，氮对氢占据间隙位和氢化物稳定性的能量偏好的影响进行了研究。特别是，氮的存在显着增加了氢从一个四面体位点扩散到另一个间隙位点的能垒。此外，在铌基体中加入氮后，β氢化铌沉淀物变得能量不稳定。通过电子态密度和价电荷转移计算，氮显示出在其自身周围积累电荷的强烈趋势，从而降低了铌和氢原子之间的共价键强度，导致氢和铌处于非常不稳定的状态。这些计算表明，在处理过程中的氮的存在下起着控制氢化物沉淀和随后的SRF性能的关键作用。
2018-09-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Stability and Structure of Binary Metal Hydrides under Pressure, Electrochemical Potential and Combined Pressure-Electrochemistry
University of Michigan（密歇根大学）；Carnegie Mellon University（卡内基梅隆大学）；University of Illinois Chicago（伊利诺伊大学芝加哥分校）
本研究通过高压、电化学及联合压力-电化学条件，利用密度泛函理论预测二元金属氢化物的相图和稳定性，揭示了压力-电化学在新型氢化物合成中的潜力。
2025-11-20 cond-mat.mtrl-sci
Structure and Thermodynamical Properties of Zirconium hydrides from first-principle
锆合金由于其机械和耐腐蚀性能以及其对中子散射有利的横截面而被用作核燃料包壳材料。然而，在运行条件下，在燃料的水侧的包壳表面附近将存在氢的增加。氢将扩散到包层材料中，并且在某些条件下，例如较低的温度和外部负载，氢将在材料中沉淀出来，并导致众所周知的脆化、起泡和其他不希望的效果。使用相场方法，现在可以模拟金属中的沉淀积累，例如作为氢浓度、温度和外部负载的函数，但该技术依赖于参数的输入，例如金属和基质的形成能。为此，我们已经计算，使用密度泛函理论（DFT）代码GPAW，潜热的融合，以及解决了三个氢化锆多晶型：δ-ZrH 1.6，γ-ZrH，和ε-ZrH 2的晶体结构。
2012-11-05 cond-mat.mtrl-sci
Influence of kinetic effects on terminal solid solubility of hydrogen in zirconium alloys
辐照后锆基核燃料包壳的完整性与氢的溶解度密切相关。综述了氢在锆合金中的溶解度测量技术的发展，并结合已建立的氢在锆合金中的溶解度模型，给出了最终固溶度的计算方法。结果往往允许与已建立的模型不同的解释。另一种定性的方法，提出了一种基于热历史，总氢含量和冷却速率的动力学模型取代固定的TSSp的沉淀的锆氧化物。从一个固定的TSSp到一个动力学限制的TSSd的模型的修改的影响进行了讨论相对于在长期存储的氢化物脆化过程的理解。
2018-09-14 cond-mat.mtrl-sci
Producing High Concentrations of Hydrogen in Palladium via Electrochemical Insertion from Aqueous and Solid Electrolytes
金属氧化物是许多技术中的关键材料，包括储氢、气体分离和电催化。在这里，使用Pd-H作为模型金属氢化物，我们进行电化学插入氢通过液体和固态电解质在1大气压的环境压力下的研究，并实现H：Pd的比例接近统一，理论溶解度极限。我们表明，所实现的组合物的结果从氢插入和从Pd晶格的演变率之间的动态平衡，其中的组合动力学是足够快的操作性实验是必要的，以表征瞬时PdHx组合物。我们使用同时电化学插入和X射线衍射测量，结合晶格参数与氢浓度的新校准，使电化学合成的PdHx的组合物的准确定量。此外，我们表明，可实现的氢浓度受到严重限制的电化学机械损伤的钯和/或基板。在这些结果中体现的理解有助于建立新的设计规则，以实现高的氢浓度的金属陶瓷。
2018-08-05 cond-mat.mtrl-sci
On the effects of transformation strain induced by hydride precipitation
本研究结合高分辨率EBSD观测与耦合扩散子程序的晶体塑性有限元模型，量化无外载下氢化物析出相变应变对锆基体旋转场、GND场及氢化物互连的影响。
2023-09-26 cond-mat.mtrl-sci
Metal (boro-) hydrides for high energy density storage and relevant emerging technologies
当前的能源转型要求快速实现具有高能量密度和突出的再生和循环效率的能量存储系统。当与燃料电池单元和/或电池耦合时，金属氧化物是用于广义能量存储的潜在候选者。本文综述了近年来纳米氢氧化物薄膜在储氢、储热以及氢气光学传感器用薄膜等方面的研究进展。这些包括选择的单金属硼化物，Ti-V（Fe）基金属间化合物，多主元素合金（高熵合金），和一系列新的合成可获得的金属硼化物。金属氢化物材料对于具有高容量（例如MgH 2 ~ 2000 mAh g-1）的MH基电极和显示分别适用于Li离子和Li/Mg电池技术的高离子电导率的固态电解质也可以是重要有用的。为了促进进一步的研究和发展方向，一些表征技术致力于研究的M-H相互作用，他们的平衡反应，并在薄膜和散装氢浓度的额外定量介绍在这篇手稿的最后。
2020-10-09 cond-mat.mtrl-sci
High-Temperature Activated AB2 Nanopowders for Metal Hydride Hydrogen Compression
压缩氢气和去除所有污染物的可靠方法是金属氢化物热压缩。然而，在氢压缩应用中使用金属氢化物技术需要对合金进行彻底的结构表征并对其吸附性能进行研究。采用感应悬浮熔炼法合成了样品，并用Rietveld分析了样品的X射线衍射（XRD）图谱。在20、60和90 ℃下进行了体积PCI（压力-成分等温线）测量，以研究使用90 ℃的水从所选合金可以达到的最大压力。实验证据表明，最大氢吸收是低的，因为所有的合金是由Laves相，但它是次要的，如果它们具有快速的动力学，给定一个恒定的体积氢流量。几乎不存在滞后现象，而所有合金在解吸期间释放几乎所有吸收的氢。由于硬件限制，测量的最大氢气压力限制在100巴。实际上，最后一种合金可以达到的最大压力超过150巴。
2013-11-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Machine learning to explore high-entropy alloys with desired enthalpy for room-temperature hydrogen storage: Prediction of density functional theory and experimental data
本研究采用基于四种核函数的高斯过程回归机器学习模型，利用420个数据点训练并预测TixZr2-xCrMnFeNi系统的氢化物生成焓，为设计室温储氢高熵合金提供快速可靠方法。
2024-05-30 cond-mat.mtrl-sci
Atomic-Scale Heterogeneity of Hydrogen in Metal Hydrides Revealed by Electron Ptychography
该研究提出多层电子叠层成像（MEP），实现对金属氢化物中氢原子占位、三维分布及皮米级晶格位移的高灵敏定量探测。
2025-07-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Hydrogen site occupancy and strength of forces in nano-sized metal hydrides
用曲率和X射线衍射测量方法定量测定了纳米金属微球中的偶极力分量。用从头算密度泛函理论计算了应变场的偶极分量和对称性。在100 nm厚的V膜中，氢占据率在低浓度下为四面体，具有轻微的不对称性，在360 K时，氢占据率在0.07 [H/V]左右转变为八面体。当V层的厚度减小到3 nm并且双轴应变时，在Fe_（0.5）V_（0.5）/V超晶格中，氢明确地占据八面体z样位置，即使在浓度为0.02 [H/V]或更低时也是如此。
2012-03-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
A Hybrid Machine Learning Framework for Predicting Hydrogen Storage Capacities in Metal Hydrides: Unsupervised Feature Learning with Deep Neural Networks
本研究提出一种结合自编码器与五层多层感知机（MLP）的混合机器学习框架，基于元素描述符提取低维潜在特征以预测金属氢化物储氢容量，预测结果与DFT高度吻合，并利用特征方法与大型语言模型发现了潜在储氢新材料。
2024-08-28 cond-mat.mtrl-sci
Nanoscale-hydride formation at dislocations in palladium: Ab initio theory and incoherent inelastic neutron scattering measurements
氢在钯的位错上排列，形成纳米级的位错，从而改变了振动光谱。一个从头算氢势能模型与Pd邻居距离允许我们预测的振动激发H从绝对零度到室温附近的部分位错和应变。利用氢的平衡分布随温度的变化，我们预测激发谱来解释新的非相干非弹性中子散射测量。在0 K时，位错核心捕获H形成纳米尺寸的Pd，而升高的温度溶解Pd并将H分散在整个体Pd中。
2011-04-19 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Experimental behaviour of a three-stage metal hydride hydrogen compressor
建立了一台以AB 2型合金为基础的三级金属氢化物氢压缩机系统。每个阶段都可以被认为是Sieverts型装置。MHHC系统可以分别在真空至250巴和RT至200 ℃的压力和温度范围内工作。在设计的工作温度范围内建立了有效的热管理系统。它转储温度变化，由于氢膨胀阶段耦合和合金中的氢吸收/解吸。每个反应器由一个单一的薄不锈钢管，以最大限度地提高传热。它们填充有相似量的AB 2合金。MHHC系统能够产生高达84.7的压缩比（CR），入口和出口氢气压力为1.44巴和122巴，温度跨度为23至120 ℃。
2020-07-23 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Dopant-vacancy binding effects in Li-doped magnesium hydride
采用从头计算和统计力学相结合的方法研究了Li+取代Mg 2+的氢化镁（MgH 2）中伴随着氢空位形成的正电荷（相对于原始离子）.我们在这里表明，掺杂剂和空位缺陷之间的结合能导致一个显着的分数被困的空位，因此，可用于扩散的自由空位的数量急剧减少。自由空位的浓度最初随掺杂剂浓度增加，但在约1摩尔% Li掺杂时达到最大值，并随着进一步掺杂而缓慢降低。在最佳掺杂水平下，相应的自由空位浓度远高于典型储氢条件下纯MgH 2中带电和中性空位的平衡浓度。我们还表明，锂掺杂的MgH 2是结晶亚稳相对于纯镁和锂离子电池在任何显着的锂浓度的相分离，即使在考虑由掺杂剂-空位相互作用和构型熵效应提供的稳定。我们的研究结果表明，锂掺杂可以提高氢扩散氢化物，但只有在有限的程度上确定的最佳掺杂剂浓度和条件的掺杂相的稳定性。
2010-09-24 cond-mat.mtrl-sci
