单原子Ni催化MgH2

5 min放氢4.6 wt%

通过单原子Ni修饰TiO2载体，实现MgH2在200 °C即可开始脱氢，大幅降低储氢材料的操作温度并提升动力学。

Wang, Wenda · Xiaowei, Chen · 闫晓军 · 黄建媚

Journal of the American Chemical Society 2024

参数信息

初始脱氢温度

200 °C

放氢量

4.6 wt%

吸氢量

6.53 wt%

脱氢表观活化能

64.35 kJ/mol

加氢表观活化能

35.17 kJ/mol

容量保持率

97.26 %

技术优势

热稳定性高

单原子Ni在TiO2载体上稳定分散，即使经历高温固相反应也未发生团聚。

动力学大幅提升

300 °C下5 min内放氢4.6 wt%，10 s内吸氢6.53 wt%，脱氢和加氢表观活化能分别降至64.35和35.17 kJ/mol H2。

循环稳定性好

100次吸放氢循环后仍有97.26%的容量保持率。

催化机理明确

单原子Ni、氧空位和多价态Ti离子协同作用，其中单原子Ni主导加速Mg2+与H-间的电子转移并削弱Mg-H键。

应用场景

• 固态储氢：将MgH2操作温度降至200 °C，使固态储氢更靠近车载实用。
• 氢燃料电池供氢：在300 °C下快速放氢，可适配燃料电池的即时供氢需求。
• 单原子催化：单原子Ni催化剂实现高温固相储氢反应中高活性与高稳定性。
• 燃料电池：与MgH2配套，提供高纯氢气并提升燃料电池系统紧凑性。