类石墨烯AlNC₂单层

储氢容量达8 wt%

一种预测的新型二维材料，其III型结构的理论储氢重量密度突破8%，为轻质高容量储氢提供新候选。

元丽华 · Su, Junyan · 张梅玲 · Daobin, Wang · 张海民 · Jinyuan, Ma · 巩纪军

International Journal of Hydrogen Energy 2024

具体参数

带隙 (AlNC₂ I型)

{'zh': '1.762', 'en': '1.762'} eV

带隙 (AlNC₂ III型)

{'zh': '1.796', 'en': '1.796'} eV

氢重量密度 (AlNC₂ I型)

{'zh': '5.84', 'en': '5.84'} wt%

氢重量密度 (AlNC₂ III型)

{'zh': '8.01', 'en': '8.01'} wt%

平均吸附能 (AlNC₂ I型)

{'zh': '-0.124', 'en': '-0.124'} eV/H₂

平均吸附能 (AlNC₂ III型)

{'zh': '-0.109', 'en': '-0.109'} eV/H₂

技术优势

容量超8 wt%

III型结构的氢重量密度达8.01 wt%，远超美国能源部2025年5.5 wt%的目标。

吸附能适中

平均吸附能为−0.109 eV/H₂，恰好位于可逆储氢的理想窗口（−0.1~−0.8 eV）。

热力学稳定

声子谱无虚频，且从头算分子动力学模拟证实其动力学稳定性。

应用场景

• 固态储氢材料：作为轻质二维储氢基底，用物理吸附实现8 wt%可逆储氢。
• 氢燃料电池：提供高容量储氢方案，减轻车载储氢系统的重量。
• 析氢反应：其直接带隙1.796 eV可能用于光催化析氢，但本工作未涉及。