DFT Perspective of Hydrogen Storage on Porous Materials
在本章中，氢分子在多孔材料中的物理吸附作为可能的储氢系统进行了审查。由于H2分子与吸附剂之间的弱相互作用，通常仅在低温下达到高储存容量。具有不同结构和组成的不同类别的多孔材料已经被设计用于储氢应用，使用计算方法，特别是借助于DFT方法。轻碱金属和碱土金属的掺杂提高了氢在不同多孔材料中的吸附能。从头算分子动力学已进行了解新功能化材料的稳定性。已经采用GCMC方法来知道新官能化材料的重量和体积吸收百分比。因此，组合的方法提供了更好的理解和设计新材料，以在接近室温下操作的可逆储氢应用。
2011-02-04 cond-mat.mtrl-sci
Grand Canonical Monte Carlo Simulations of Hydrogen and Methane Storage Capacities of Two Novel Al-nia MOFs at Room Temperature
本研究通过GCMC模拟评估两种新型Al-nia MOFs在室温及中等压力下的储氢和储甲烷能力，发现其性能优于或相当于经典及Al基MOFs，有望满足DOE储存目标。
2024-02-04 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
Al doped graphene: A promising material for hydrogen storage at room temperature
采用密度泛函理论计算，从理论上提出了一种很有前途的室温储氢材料--Al掺杂石墨烯。在T = 300 K和P = 0.1 Gpa下预测储氢容量为5.13 wt%，吸附能Eb = -0.260 eV/H2。这接近于6wt%的目标，并且满足美国能源部规定的用于商业应用的在环境温度和适度压力下具有-0.2 ~-0.4eV/H2的Eb的固定氢的要求。据信，掺杂的Al改变了C和H2的电子结构。H_2与Al和C的带同步重叠是储氢量提高的根本机制。
2009-01-17 cond-mat.mtrl-sci
The Quantum Nature in the Interaction of Molecular Hydrogen with Porous Materials: Implications for Practical Hydrogen Storage
氢（H $_2$）的储存具有经济和生态相关性，因为它可以潜在地替代基于石油的燃料。然而，H $_2$在温和条件下的存储仍然是其广泛使用的瓶颈之一。为了设计成功的H $_2$存储策略，需要在量子力学水平上对弱而难以捉摸的氢相互作用有基本的理解。在温和的压力和温度下储存的最有前途的策略之一是物理吸附。多孔材料在物理吸附方面特别有效，然而量子水平上的过程尚未得到充分研究。在这里，我们提出了量子计算来研究H $_2$与多孔材料的建筑单元的相互作用。我们报告240 H $_2$配合物由不同的过渡金属（Tm）原子，螯合配体，自旋，氧化态，和几何构型。结果表明，色散和静电相互作用是影响H $_2$与过渡金属配合物相互作用能的主要因素。对于许多相互作用位点，这些复合物中的一些的结合能在至少10 kJ/mol的范围内，这是实际H $_2$存储的这些主要要求之一。因此，这些结果是基本性质的实际H $_2$存储在多孔材料。
2019-12-21 cond-mat.mtrl-sci
DFT Study of Planar Boron Sheets: A New Template for Hydrogen Storage
我们研究了平面硼片的储氢性能，并将其与石墨烯的储氢性能进行了比较。分子氢与硼片（0.05 eV）的结合比与石墨烯的结合更强。我们发现，分散的碱金属（AM = Li，Na和K）原子上的硼片显着增加氢结合能和存储容量。硼片的独特结构提供了用于创建具有大的最近邻距离的强键合金属原子的稳定晶格的模板。相比之下，分散在石墨烯上的AM原子倾向于聚集以形成块状金属。特别是硼-锂系统被发现是一个很好的候选人的储氢目的。在完全负载的情况下，该化合物可以含有至多10.7wt. %的分子氢，平均结合能为0.15eV/H2。
2009-10-06 cond-mat.mtrl-sci
Hydrogen Storage by Polylithiated Molecules and Nanostructures
我们使用第一性原理计算研究了聚锂分子作为贮氢材料的构建单元。$\clifour$和$\olitwo$分别结合12和10个氢分子，平均结合能为0.10和0.13 eV，导致重量密度为37.8和40.3重量% H。Li和C或O之间的键是强极性的，并且$\hyd$分子附着到部分带电的Li原子上而不解离，这有利于氢化（脱）动力学。CLi $_n$和OLi $_m$分子可以化学键合到石墨烯片上，以阻碍这种分子的聚集。特别地，B或Be掺杂的石墨烯强烈地结合分子而不严重影响氢结合能。它仍然导致在5-8.5重量% H范围内的储氢容量。
2009-02-13 cond-mat.mtrl-sci
Lithium and sodium decorated PHE-graphene for high capacity hydrogen storage: A DFT and GCMC study
Jiangsu Provincial Engineering Research Center of Low-Dimensional Physics and New Energy, College of Science, Nanjing University of Posts and Telecommunications（南京邮电大学理学院低维物理与新能源江苏省工程研究中心）
本研究通过DFT和GCMC模拟发现，锂和钠修饰的PHE-石墨烯在特定条件下可实现高氢吸附密度，适用于移动氢存储应用。
2026-01-19 cond-mat.mtrl-sci
Titanium-decorated carbon nanotubes: a potential high-capacity hydrogen storage medium
我们报告的第一性原理研究，这表明，一个单一的钛原子涂覆在单壁纳米管（SWNT）绑定到四个氢分子。第一个H $_2$吸附是解离的，没有能量障碍，而其他三个吸附是分子的显着延长的H-H键。在高钛覆盖率，我们表明，单壁碳纳米管可以强烈吸附高达8重量%的氢。该系统是相当稳定的，并表现出关联解吸加热时，可逆存储的要求。这些结果推进了我们对氢在纳米结构中解离吸附的基本理解，并提出了更好的存储和催化材料的新途径。
2005-04-26 cond-mat.mtrl-sci
Multiphase hydrogen storage in nanocontainers
氢气可以储存在容器或材料中。在材料中，它可以以分子或原子的形式存在。原子形式还可以作为多个相存在。分子氢可以吸附在表面上，也可以存在于材料内部。在目前的工作中，我们首次展示了一种以几乎所有可能的形式储存氢的方法。该策略的核心是在金属Pd纳米容器中存储分子氢的新概念。通过X射线衍射、拉曼光谱、核磁共振和压力-组成等温线的测量，证实了氢的多相存在。与相同质量的纳米晶体相比，观察到存储容量的增强（在1个大气压和25 ℃下增加36%）。大约18%的氢以分子形式储存，有趣的是，这是在室温和1个大气压下实现的。
2016-10-23 cond-mat.mtrl-sci
Theoretical investigation of hydrogen storage in metal-intercalated graphitic materials
我们用第一性原理方法研究了分散在石墨材料层间空间的金属原子如何影响它们的氢键性质。我们已经考虑了理想的第一阶段的金属插层石墨的各种组合物作为代表性的模型系统。我们的计算表明，碱土金属可以显着提高储氢性能：例如，Be和Mg原子将作为三个或四个氢分子的结合位点，与结合能每H $_2$在0.2--0.7 eV的范围内，根据应用的要求。我们还发现，碱金属和过渡金属是不是有效地提高存储容量。
2008-06-18 cond-mat.mtrl-sci
Computational design of novel MAX phase alloys for potential hydrogen storage media combining first principles and cluster expansion methods
寻找一种合适的材料在环境大气条件下储氢是材料科学家和化学家的挑战。采用基于第一性原理的团簇展开方法，研究了Ti 2AC（A = Al，Ti，Cr，Mn，Fe，Co，Ni，Cu，Zn）MAX相及其合金的储氢性能。我们发现氢在Ti-A层中是能量稳定的，其中由一个A原子和三个Ti原子组成的四面体位置比Ti-A层中的其他位置更有利于氢的吸附。Ti_2CuC具有最高的氢吸附能。我们发现，83.33%Cu掺杂的Ti 2AlxCu 1-xC合金结构是能量和动力学稳定的，可以存储3.66wt%的氢在环境大气条件下，这是高于Ti 2AlC和Ti 2CuC相。这些发现表明，MAX相的氢容量可以通过掺杂适当的原子种类而显著提高。
2022-11-10 cond-mat.mtrl-sci
Substitutional effects in TiFe for hydrogen storage: a comprehensive review
寻找合适的固态固定储存绿色氢的材料正在推动高效可再生能源系统的实施。这包括合理设计和修改廉价合金，以便在温和的温度和压力条件下有效储存。在文献中描述的许多金属间化合物中，基于TiFe的系统最近作为用于实际应用的材料重新获得了生动的兴趣，因为它们是低成本的，并且它们可以被调整以匹配所需的压力和操作条件。这项工作的目的是提供一个全面的审查出版物，涉及化学取代的TiFe基化合物，以指导化合物的设计和材料的选择，在当前和未来的储氢应用。单取代和多取代的化合物改变了TiFe热力学，有利于许多加氢性能。他们将被审查和深入讨论，重点是锰的替代。
2021-02-09 cond-mat.mtrl-sci
Titanium-capped carbon chains as promising new hydrogen storage media
采用第一性原理密度泛函理论研究了钛帽sp碳原子链作为储氢介质的容量。Ti原子通过d-p杂化牢固地连接在碳链的一端，形成稳定的TiCn复合物。我们证明了通过Kubas相互作用在Ti上吸附H2的数量取决于链类型。对于聚炔（n偶）或累积多烯（n奇）结构，每个Ti原子可以分别容纳多达五个或六个H2分子。此外，有效地终止于C20富勒烯上的TiC 5链可以以0.52 eV/H2的最佳结合储存氢。我们的研究结果揭示了一种可能的方法来探索高容量的贮氢材料在真正的一维碳结构。
2010-11-16 cond-mat.mtrl-sci
Resistivity testing of palladium dilution limits in CoPd alloys for hydrogen storage
钯满足了有效储氢材料的大部分要求，但有两个主要缺点：它具有相对低的重量氢密度，并且对于大规模应用来说过于昂贵。Pd基合金应被视为纯Pd的可能替代品。问题是在保持氢吸收能力的同时，可以在多种候选材料中稀释多少Pd浓度。我们证明，薄膜合金样品的电阻率测量可用于定性高通量筛选和研究的吸氢性能在整个范围内的钯浓度。与富钯合金相反，在富钯合金中，额外的氢散射指示氢含量的程度，稀释的合金膜响应于由于其厚度膨胀而导致的电阻降低。显着的氢吸收的证据被发现在薄CoPd薄膜稀释到只有20%的Pd。
2022-01-09 cond-mat.mtrl-sci
Electronic and Optical properties of TM-doped (8,0) SiC SWNT and the prospect of hydrogen storage
采用第一性原理密度泛函理论，在量子espresso程序中研究了过渡金属（TM）掺杂单壁（8，0）SiC纳米管的性质.所研究的性质是电子、光学和储氢前景，而用于掺杂的过渡金属是铁、锰和钴。结果表明，铁磁有序更好地描述了掺杂过程中的磁序。掺杂导致半金属性质。TM-3d和C-2 p在费米能级附近的杂化导致了半金属性的出现。此外，该管的光电特性和储氢容量也发生了变化。掺杂似乎导致光电子学应用范围的扩大，从远红外到可见光的光伏效应。此外，该管似乎显示出储氢的潜力。
2022-05-19 cond-mat.mtrl-sci
Hydrogen storage in nanocrystalline high entropy material
本研究合成了纳米晶Al-Cu-Fe-Ni-Cr高熵合金，证实其具备快速吸放氢动力学与优异循环稳定性，为储氢应用提供了潜在候选材料。
2025-09-03 cond-mat.mtrl-sci
Structural phase stability, electronic structure, magnetic properties and chemical bonding analysis of transition metal ammine borohydrides with amphoteric hydrogen for hydrogen storage
通常，固体中特定元素的离子处于正或负氧化态，这取决于化学环境。在一个特定的化合物中，一个原子在同一结构框架内同时具有正氧化态和负氧化态是非常罕见的。结构和化学键分析表明，过渡金属氨合硼氢化物（TMABHs）中的氢离子具有正、负氧化态，其化学式为M（BH_4）_2（NH_3）_2（M = Sc，Ti，V，Cr，Mn，Fe，Co，Ni，Cu和Zn）。我们的详细分析证实了氢的两性行为，其中氢更接近硼处于负氧化态，更接近氮处于正氧化态。通过考虑自旋极化范德华相互作用的计算，我们发现TMABH的基态具有反铁磁有序。我们的轻推弹性带计算表明，氨在这些材料中扩散的迁移势垒大于1 eV，因此这些化合物可用于储能应用，因为它们具有高重量百分比的氢。氢在TMABH中的两性行为的存在对于设计用于储氢应用的体积有效的催化剂具有意义。
2021-04-16 cond-mat.mtrl-sci
Hydrogen Storage Potential of Chromium-Functionalized Graphene: A First-Principles Investigation
本文通过第一性原理与分子动力学计算，比较Cr吸附在缺陷和无缺陷石墨烯上的储氢结合能及室温热稳定性。
2025-07-29 cond-mat.mtrl-sci
Balancing Thermodynamics, Kinetics, and Reversibility in Ti-Doped MgB2H8: A First-Principles Assessment of a Practical Solid-State Hydrogen Storage Material
New Technologies Research Center, University of West Bohemia（新技研究中心，西波希米亚大学）；Department of Physics, Bacha Khan University（巴哈汗大学物理系）
研究通过首次原理计算分析Ti掺杂MgB2H8的氢存储性能，发现其在热力学、动力学和可逆性方面均有提升，为固态氢存储材料提供了新方向。
2026-04-10 cond-mat.mtrl-sci
Calcium-Decorated Graphene-Based Nanostructures for Hydrogen Storage
我们报告了由钙原子和石墨烯基纳米结构组成的储氢介质的第一性原理研究。我们发现，钙原子更喜欢被单独吸附在锯齿形边缘的石墨烯的Ca-Ca距离为10没有集群的Ca原子，和多达6个H2分子可以结合到一个Ca原子的结合能为~0.2 eV/H2。Ca修饰的锯齿形石墨烯纳米颗粒（ZGNR）可以达到约5wt%氢的重量容量。我们还考虑了各种边缘几何形状的石墨烯钙分散。
2010-02-08 cond-mat.mtrl-sci
Composition and hydrogen storage structure of Ti2CTx MXene with ultrahigh hydrogen storage capacity
最近，Liu等人报道了Ti 2CTx MXene具有超高储氢容量（8.8 wt.%）在室温下为了清楚地了解储氢（H-存储）的目的，所研究的样品的组成应该被清楚地表征，并且H-存储结构需要被探索。为了达到8.8重量%，容量，3层H2分子需要存储在具有Ti 2CF 2 H14结构的MXene的层间空间中。H2层在室温下具有类石墨烯的二维结构，是一种固/液混合物，这对于探索具有惊人性能的新材料具有重要意义。
2021-04-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Computational workflow for investigating hydrogen permeation in novel hydrogen storage materials
本文提出估算氢扩散系数的计算工作流，结合NEB方法与大规模构型计算分析NiH fcc材料，揭示浓度、近邻环境及扩散路径对氢渗透势垒和速率的影响。
2023-12-09 cond-mat.mtrl-sci
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
Enhanced Hydrogen Storage in Gold-doped Carbon Nanotubes: A first-principles study
吸附剂材料是推进储氢技术的一种有前途的替代品。一般的缺点是相对弱的固-气相互作用和吸附能，提供低的重量和体积容量和极端的操作条件。在这里，我们提出了Au掺杂的碳纳米管（CNT）作为一个有效的替代可逆的氢捕获在高温下。本工作利用密度泛函理论研究了几种修饰碳纳米管的性质。我们分析了均匀的Au掺杂的碳纳米管的结合能和形成能，并评估其吸附能力。利用偏态密度和电荷转移分析对纳米结构的储氢机制进行了深入的研究，结果表明直径的增加对结果有积极的影响。我们的研究结果表明，修饰后的结构能够捕获每个金原子6至9个氢分子，达到154至330 g/l的体积容量，超过了DOE的目标。此外，计算的脱附温度表明Au掺杂的CNT的高性能，获得高于200 K的氢捕获-释放工作条件。
2022-11-24 cond-mat.mtrl-sci
OLi3-decorated Irida-graphene for High-capacity Hydrogen Storage: A First-principles Study
本文通过第一性原理计算研究超碱OLi3团簇修饰的铱掺杂石墨烯，将储氢容量从约7 wt%提升至10.00 wt%，并验证其在环境条件下可高效可逆释放氢气。
2025-06-03 cond-mat.mtrl-sci
Study of hydrogen absorption in a novel three-dimensional graphene structure: Towards hydrogen storage applications
新型三维石墨烯结构的使用允许规避石墨烯的二维性质及其在氢吸收中的应用的限制。在这里，我们研究通过在多孔化的4 H-SiC晶片的（0001）面上的外延生长方法共形生长的单层石墨烯上的氢键。通过热脱附光谱（TDS）研究氢吸收，将样品暴露于原子（D）或分子（D2）氘。石墨烯的生长温度，氢暴露温度，和结构的形态进行了研究，并与它们对氢吸收的影响。当暴露于D2时，三维石墨烯结构化学结合原子氘。这是在非官能化的石墨烯基材料中的这种事件的第一份报告，并意味着存在催化裂解机制。它进一步表明，多孔材料的三维树枝状结构暂时保留解吸的分子，并导致延迟发射。在氢的催化裂解后化学吸附原子的能力，加上其大的表面积与体积比，使这些结构成为储氢器件的有前途的衬底。
2023-02-17 cond-mat.mtrl-sci
The electric field as a novel switch for uptake/release of hydrogen storage in nitrogen doped graphene
氮掺杂石墨烯最近被合成，并且据报道是在垂直施加的电场（F）下用于氢解离吸附的催化剂。本文利用密度泛函理论研究了在垂直电场存在和不存在的情况下，H原子在N掺杂石墨烯上的扩散.我们证明，外加电场可以显着促进氮掺杂石墨烯上的氢分子的结合，通过解离吸附和表面上的扩散。通过去除外加场，可以有效地释放被吸收的H原子。我们的理论计算表明，N掺杂石墨烯是一种很有前途的储氢材料，具有可逆的氢吸附/脱附，其中施加的电场可以作为摄取/释放过程的开关。
2011-11-24 cond-mat.mtrl-sci
Digital Hydrogen Platform (DigHyd): A Rigorously Curated Database for Hydrogen Storage Materials Empowered by AI-Assisted Literature Mining
Advanced Institute for Materials Research (WPI-AIMR), Tohoku University（东北大学材料高等研究所）；Frontier Research Institute for Interdisciplinary Sciences (FRIS), Tohoku University（东北大学前沿跨学科科学研究院）；Department of Materials Engineering, The University of Tokyo（东京大学材料工学科）；Institute for Materials Research, Tohoku University（东北大学物质材料研究所）；Institute of Fluid Science, Tohoku University（东北大学流体科学研究所）
本文提出DigHyd数据库，通过AI辅助文献挖掘和人工验证，包含4000+文献和30000+数据，涵盖氢存储材料的热力学参数和存储密度，支持数据驱动分析和结构-性质关系研究。
2026-03-14 cond-mat.mtrl-sci
High-entropy alloy TiV2ZrCrMnFeNi for hydrogen storage at room temperature with full reversibility and good activation
本研究设计了一种 AB 型高熵合金 TiV2ZrCrMnFeNi，通过 C14 Laves 和 BCC 双相结构实现室温下无需活化的快速吸氢与完全可逆，为安全紧凑储氢提供了新方案。
2024-02-19 cond-mat.mtrl-sci
Effect of activation procedure on Sm-Co-Fe-Zr-B compound for low temperature efficient hydrogen storage
本文重点研究了活化工艺对新型稀土过渡金属化合物Sm（Co0.6Fe0.2Zr0.16B0.04）7.5吸放氢性能的影响。晶体结构和组成总是与金属间化合物的最大容量有关。对于复合材料，加氢脱氢过程的热力学性质主要通过微观结构-微观化学特征来解释。有效的氢存储与解吸的氢量直接相关。氢化后的材料Sm（Co0.6Fe0.2Zr0.16B0.04）7.5在室温下的解吸中似乎具有低于大气压的压力平台，而吸收的氢几乎保留在具有约0.8wt. %。在适当的活化程序之后，氢化的材料解吸非常大量的氢~1.9重量%。%。随后，在氢化和脱氢步骤之前对复合材料的处理可以对效率起关键作用。
2013-04-06 cond-mat.mtrl-sci
Ab initio study of beryllium-decorated fullerenes for hydrogen storage
我们发现纳米结构材料上的铍原子与H2分子生成一种类似Kubas的二氢络合物[H. Lee等人arXiv：1002.2247vl（2010）]。在这里，我们调查的可行性Be修饰的富勒烯储氢从头计算。我们发现，聚集的原始富勒烯上的Be原子是积极的首选，导致在解离的二氢。相比之下，对于硼（B）掺杂的富勒烯，Be原子更倾向于单独连接到富勒烯的B位点，并且最多一个H2分子以二氢的形式结合到每个Be原子，结合能为约0.3 eV。我们的研究结果表明，个别分散的Be修饰的B掺杂富勒烯可以作为一个室温储氢介质。
2010-03-23 cond-mat.mtrl-sci
Calcium-Decorated Carbon Nanotubes for High-Capacity Hydrogen Storage
使用第一性原理计算，我们进行了一个搜索的基础上，掺杂或有缺陷的碳纳米管上的单独分散的钙原子的高容量储氢介质。我们发现，多达六个H2分子可以结合到一个Ca原子，每个具有理想的结合能约0.2 eV/H2。空Ca 3d态与H2 σ态的杂化有助于H2结合，并且Ca原子优先结合到掺杂的硼和分散在碳纳米管上的缺陷位点来抑制Ca簇集。我们还表明，个别钙修饰的B掺杂的碳纳米管的浓度为~6原子。%的B掺杂可以达到~ 5wt%氢的重量容量。
2009-01-17 cond-mat.mtrl-sci
Potassium Decoration on Graphenyldiene Monolayer for Advanced Reversible Hydrogen Storage
本研究基于第一性原理计算，提出钾修饰的石墨炔单层作为可逆储氢材料，其在300 K下热稳定，储氢容量达8.82 wt%并具备优异的可逆性。
2025-05-31 cond-mat.mtrl-sci
Agarose Derived Carbon Based Nanocomposite for Hydrogen Storage at Near-Ambient Conditions
本文通过热分解法制备镍纳米颗粒分散于多孔碳的纳米复合材料，在20 bar、298 K下实现0.73 wt.%储氢容量，较纯碳提升6.5倍，并具备可逆循环性。
2024-05-28 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
Machine learning via artificial neural networks coupled with density functional theory and experiments for thermodynamic optimization of high-entropy alloys for hydrogen storage at room temperature
WPI, International Institute for Carbon-Neutral Energy Research (WPI-I2CNER), Kyushu University（九州大学）；Department of Automotive Science, Graduate School of Integrated Frontier Sciences, Kyushu University（九州大学）；Institute for Materials Science, University of Stuttgart（斯图加特大学）
本研究采用人工神经网络和密度泛函理论设计新型AB型Ti_xNb_{2-x}VCrMnFe高熵合金，预测钛含量增加使氢化物生成焓降至-25至-39 kJ/mol，实验验证了富钛合金在室温下可逆快速储氢。
2026-06-03 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
Oxidation-resilient structural modifications in Nickel-functionalized 3D-graphene for hydrogen storage applications
Istituto Nanoscienze–CNR（意大利国家研究委员会纳米科学研究所）；NEST-Scuola Normale Superiore（新实验科学与技术学院-高等师范学校）；Department of Physical Science, Earth, and Environment, University of Siena（锡耶纳大学地球与环境物理科学系）；Institute of Sensor and Actuator Systems, TU Wien（维也纳工业大学传感器与致动器系统研究所）；CNR - Istituto Officina dei Materiali (IOM)（意大利国家研究委员会材料工厂研究所）
本研究通过镍纳米颗粒功能化三维石墨烯，结合扫描电镜、X射线光电子能谱等表征手段，探究其对氢吸附与抗氧化性的影响，为提升储氢材料稳定性提供了潜在策略。
2026-08-27 cond-mat.mtrl-sci
High Entropy Alloy Catalytic Action on MgH2 Hydrogen Storage Materials
本研究针对MgH₂储氢材料动力学慢、热力学差的问题，采用Al₂₀Cr₁₆Mn₁₆Fe₁₆Co₁₆Ni₁₆高熵合金作为催化剂，有效降低了放氢温度、提升了吸放氢速率，且循环稳定性优异。
2023-07-23 cond-mat.mtrl-sci
Hydrogen Storage Performance Enhancement and Bandgap Opening of M-Decorated ($\mathrm{M}=\mathrm{Li}$, Na and K) III\textsubscript{4}-V\textsubscript{4} Monolayer by Fluorine Functionalization
研究了氟官能化对碱性修饰的Ⅲ族\textsubscript{4} -Ⅴ族\textsubscript{4}单分子膜储氢性能的影响。这种结构可以存储多达两个氢分子每个碱性原子。在这里，我们证明，功能化碱性装饰单层与高电负性元素的氟可以显着提高结合能和最大数量的存储的氢分子。在这方面，当考虑绝对结合时，氢分子储存能力从2个显著提高到4个。此外，M-修饰的III型\textsubscript{4} -V型\textsubscript{4}的F-功能化可以表现出带隙开放效应，引入半导体特性，形成新的二维半导体结构。Li-Al $_4$ P $_4$ -F的带隙为1.23 eV，非常接近太阳能峰。在M-III \textsubscript{4} -V \textsubscript{4} -F结构中产生的带隙甚至显著大于原始III \textsubscript{4} -V \textsubscript{4}单层的带隙。氢分子与碱原子的结合也通过氟官能化从0.114 eV提高到0.272 eV。
2022-02-27 cond-mat.mtrl-sci
Electric Field Enhanced Hydrogen Storage on BN Sheet
使用密度泛函理论，我们表明，施加的电场通过极化氢分子以及基板，大大提高了BN片的储氢性能。在0.05 a. u.的电场存在下单个H2分子的吸附能。是0.48 eV，而在其不存在时为0.07 eV。当吸附一层H2分子时，每个H2分子的结合能从无场情况下的0.03 eV增加到存在0.045 a. u的电场时的0.14 eV/H2。7.5wt%的相应重量密度与DOE为2010年设定的6wt%系统目标一致。一旦去除所施加的电场，存储的H2分子可以容易地释放，从而使存储可逆。
2009-03-18 cond-mat.mtrl-sci
A theoretical study of the hydrogen-storage potential of (H_2)_4CH_4 in metal organic framework materials and carbon nanotubes
甲烷-氢化合物（H_2）_4CH_4--或简称H4 M--是最有前途的贮氢材料之一。这种范德华化合物的分子氢含量非常丰富：33.3质量%，不包括CH_4中结合的氢;包括它，我们甚至达到50.2质量%。不幸的是，H4 M在环境压力和温度下不稳定，需要低温或高压。在本文中，我们调查的性质和结构的分子和晶体形式的H4 M，使用从头计算方法的基础上的范德瓦尔斯密度泛函（vdW-DF）。我们进一步研究了通过外部试剂（如金属有机框架（MOF）材料和碳纳米管）产生稳定H4 M所需压力的可能性，结果非常令人鼓舞。特别是，我们发现某些MOFs可以在它们的空腔中为H4 M产生相当大的压力，但不足以在室温下稳定它，适度的冷却仍然是必要的。另一方面，我们发现所有研究的碳纳米管都可以产生H4 M在室温下稳定所需的高压，这对新的和令人兴奋的储氢应用有直接的影响。
2012-07-10 cond-mat.mtrl-sci
Rational Doping Strategy of Porous Materials for Hydrogen Storage: CNTs study case
提出多孔材料理性掺杂筛选框架，并以 CNTs 为例证明 5%–6% Cu 掺杂可在近环境条件下实现可逆储氢。
2023-12-07 cond-mat.mtrl-sci
Influence of interphase boundary coherency in high-entropy alloys on their hydrogen storage performance
本研究通过比较六种双相高熵合金，发现非共格且比例足够的相界可免活化吸氢，而共格相界因自由体积低、界面能低不利氢扩散与形核，提出引入适当比例非共格相界以活化储氢材料。
2025-07-08 cond-mat.mtrl-sci
Can hydrogen be stored inside carbon nanotubes under pressure in gigapascal range?
采用新拟合的多参数势描述碳与氢分子之间的范德华相互作用，研究了在吉帕斯卡压力范围内碳纳米管（CNT's）的储氢行为.与石墨的结果相比，我们发现纳米管的形状变化（曲率效应）提供了不同的储氢机制。CNT内部的氢储存的负自由能变化使得可以使用CNT作为纳米容器[Carbon 45，315（2007）]。
2007-07-09 cond-mat.mtrl-sci
High Capacity Hydrogen Storage on Zirconium decorated γ-graphyne: A systematic first-principles study
本研究通过第一性原理计算发现，Zr修饰的γ-石墨炔单层膜每个Zr原子可吸附7个H₂分子，储氢密度达7.95 wt%，解吸温度574 K，且高扩散能垒防止金属聚集，是理想的固态储氢材料。
2023-12-27 cond-mat.mtrl-sci
Hydrogen storage in pillared Li-dispersed boron carbide nanotubes
从头算密度泛函理论研究表明，柱撑碳化硼纳米管的储氢质量密度大于6.0wt%，体积密度大于45 g/L.碳纳米管中的硼取代极大地提高了Li原子与纳米管的结合能，并且该结合能（~ 2.7 eV）大于锂金属的结合能（~1.7 eV），防止了锂在高锂掺杂浓度下的聚集（或偏析）。氢气在锂分散的碳化硼纳米管上的吸附能在10 ~24 kJ/mol之间，适合于在室温和常压下进行可逆的氢气吸附/脱附。
2007-03-20 cond-mat.mtrl-sci
Sodium-Decorated P-C3N: A Porous 2D Framework for High-Capacity and Reversible Hydrogen Storage
本研究探讨钠修饰多孔氮化碳单层（Na@P-C3N）的可逆储氢性能，通过第一性原理计算和分子动力学模拟证实其具有高热稳定性，重量储氢容量达9.88 wt%，超越美国能源部目标，是轻质稳定储氢的潜力材料。
2025-09-15 cond-mat.mtrl-sci
Significance of interphase boundaries on activation of high-entropy alloys for room-temperature hydrogen storage
本研究通过设计单相与双相高熵合金，发现相界能促进氢传输与氢化物异质形核，实现室温无活化储氢，为解决HEAs需高温活化的缺陷提供了有效策略。
2024-02-19 cond-mat.mtrl-sci
Functionalized Nanofullerenes for Hydrogen Storage: A Theoretical Perspective
由于化石燃料的消耗，全球变暖的威胁增加，要求我们的星球采取新的战略来利用取之不尽的能源。氢是一种能源载体，作为一种新的可再生和清洁能源选择，它具有巨大的前景。氢是一种方便、安全、多用途的燃料来源，可以很容易地转化为所需的能量形式，而不会释放有害排放物。然而，没有发现满足所需目标的材料，因此寻找能够在环境条件下可逆地储存氢的新材料。在这一章中，我们讨论和比较各种纳米富勒烯材料理论上提出作为存储介质的氢。掺杂的过渡元素导致集群，这降低了氢的重量密度，而掺杂的碱金属和碱土金属的纳米笼材料，如碳化物，硼氮化物，和硼笼，稳定的电荷转移从掺杂剂的纳米笼。此外，碱金属或碱土金属元素带电荷存在，发现其通过偶极-偶极和变化诱导的偶极相互作用导致氢的更高吸收。这些系统上的氢的结合能被发现是在0.1 eV至0.2 eV的范围内，这是理想的在可逆系统中的实际应用。
2011-06-22 cond-mat.mtrl-sci
Exploring N-rich phases in LixNy clusters for hydrogen storage at nano-scale
在第一性原理密度泛函理论的框架下，采用级联遗传算法和从头算原子热力学方法对LixNy团簇的Meta稳定性进行了研究.我们发现，混合XC-功能是必不可少的，以解决这个问题，作为一个本地/半本地功能根本无法预测的定性预测。最重要的是，我们发现，虽然在散装氮化锂，富锂相，即Li 3 N，是稳定的化学计量比，在小LixNy集群富N相是更稳定的热力学平衡。这些富氮团簇分别在低温（<300 K）和中高温（> 600 K）下具有良好的吸附和脱附能力，是一种很有前途的储氢材料。
2015-06-24 cond-mat.mtrl-sci
Fundamental hydrogen storage properties of TiFe-alloy with partial substitution of Fe by Ti and Mn
TiFe金属间化合物由于其成本低、体积氢密度好、易于通过元素替代来调节加氢热力学而得到广泛的研究。所有这些积极的方面使这种材料有希望用于固态储氢的大规模应用。另一方面，活化和动力学问题应得到修正，元素取代的作用应得到进一步理解。本文研究了TiFe相（Ti：Fe比为1：1 ~ 1：0.9）的均匀性范围内Ti含量的变化以及Mn在0 ~ 5at.%之间取代Fe引起的热力学变化。在所有考虑的合金中，主要相是TiFe型，以及分别在TiFe相域的贫Ti侧和富Ti侧的少量TiFe 2或\b{eta} -Ti型和Ti 4 Fe 2 O型。热力学数据与现有文献一致，但在此提供了扩展的Ti和Mn组成范围内的加氢性能的全面描述。此外，它表明，富钛合金显示增强的存储容量，只要形成有限量的\b{eta} -Ti。Mn和Ti的替代增加电池参数可能取代Fe，降低平台压力和减少滞后的等温线。将讨论作为组合物的函数的储氢性能的依赖性的全貌，连同一些观察到的相关性。
2021-04-21 cond-mat.mtrl-sci
TPHE-Graphene: A First-Principles Study of a New 2D Carbon Allotrope for Hydrogen Storage
本研究通过第一性原理计算提出钠修饰的新型二维碳同素异形体TPHE-graphene用于高效储氢，发现其具备优异稳定性且储氢容量达9.52 wt%，是理想的绿色能源储氢材料。
2025-05-31 cond-mat.mtrl-sci
