Sc修饰铱石墨烯储氢

储氢9.31 wt%

氮掺杂将每个Sc原子的储氢数从5个提升至7个H₂分子，容量跃升到9.31 wt%，远超DOE目标。

Mengjia, Shi · 元丽华 · Su, Junyan · Die, Zuo · Youcai, Zhang · 张海民 · 巩纪军 · Ma, Jinyuan

Applied Surface Science 2026

具体参数

储氢容量

{'zh': '9.31', 'en': '9.31'} wt%

每个Sc原子吸附H₂数

{'zh': '7', 'en': '7'}

平均吸附能

{'zh': '-0.224', 'en': '-0.224'} eV/H₂

吸附能范围

{'zh': '-0.198 to -0.308', 'en': '-0.198 to -0.308'} eV/H₂

Sc结合能

{'zh': '-3.49', 'en': '-3.49'} eV

结构稳定温度

{'zh': '700', 'en': '700'} K

技术优势

容量大幅提升

N掺杂使每个Sc原子额外吸附2个H₂分子，体系容量达到9.31 wt%，远超美国能源部2025年目标。

脱附后可逆循环

AIMD模拟证实Sc-IG在700 K下结构稳定，高于预计的脱氢温度，满足可逆储氢对热稳定性的要求。

结合牢固不团聚

Sc在铱石墨烯上的结合能高达−3.49 eV，避免了金属原子团聚导致性能衰减。

应用场景

• 储氢材料：提供轻量化高容量储氢介质，替代高压气态或低温液态储存方案。
• 可再生能源储运：作为固态储氢载体，平抑可再生能源发电的间歇性，实现氢能安全储运。
• 燃料电池供氢：为质子交换膜燃料电池提供高纯度氢源，简化燃料储存与供给系统。
• 二维材料功能化：示范了通过金属修饰与杂原子掺杂协同增强二维材料储氢性能的策略。