Fe³⁺-V₂AlCFₓ复合镁基储氢材料

跨界面阴阳离子协同催化

在MXene层间锚定F⁻并负载Fe³⁺，构建跨界面催化体系，同时促进Mg/MgH₂的吸放氢反应。

Duan, Congwen · Yuxuan, Cao · Ziyan, Zhang · Linpeng, Yang · Jinhui, Wu · Huang, Haixiang · 胡连喜 · Liu, Bogu · 王飞 · 吴影

Journal of Materials Chemistry A 2026

具体参数

8小时吸氢量

7.30 wt%

加氢活化能

20.5 kJ mol⁻¹

脱氢能垒

38.99 kJ mol⁻¹

技术优势

吸氢更快

F⁻优先吸附H₂，Fe³⁺等过渡金属阳离子促进H₂解离，跨界面协同使Mg在8小时内吸氢7.30 wt%。

放氢能垒降一半

阳离子-阴离子界面通过价态调节促进H⁻释放与H原子在过渡金属表面的复合，使MgH₂分解能垒降至38.99 kJ mol⁻¹。

机制有解释

研究阐明了阳离子-阴离子协同效应对脱氢动力学与热力学的调制机制，为金属氢化物限域相变催化提供新思路。

应用场景

• 固态储氢系统：材料可直接填充储氢罐，无需额外活化，提升固态储氢系统吸放氢速率。
• 氢燃料电池供氢：快速放氢性能可为燃料电池提供稳定氢源，降低系统加热需求。
• 航空航天轻质储氢：高储氢密度（7.6 wt%理论值）与较低工作温度适合航空航天轻量化储氢。
• 金属氢化物电池：低活化能有利于可逆吸放氢，适合作为金属氢化物电池负极储氢介质。