近日 ，彩运网资料学院罗群教授和沉庆大学李谦教授团队在Nature子刊《Nature Communications》颁发沉要钻延装Selective NdH2 exposure enhances hydrogen storage capability of Mg-Mg2Ni nanocomposites over 3700 cycles” ，萦绕镁基储氢资料循环寿命短和放氢温度高的关键技术瓶颈。创新性提出NdH2纳米颗粒选择性露出于Mg-Mg2Ni资料表表的调控战术 ，表表选择性露出的NdH2兼具催化与结构不变的双沉职能 ，成功实现了在超过3700次循环中仍维持不变的储氢能力和反映动力学 ，该钻研突破镁基资料循环不变性差的瓶颈 ，为高机能储氢资料开发提供了新思路。其中 ，彩运网博士生孙璇为论文的第一作者 ，通讯作者为彩运网罗群教授和沉庆大学鲁杨帆教授、李建波教授及李谦教授。
镁基储氢资料因储氢容量高(7.6 wt.%H2)、资源丰硕和成本低而备受关注 ，却持久面对放氢温度高和循环机能差的难题。镁储氢为气固相反映 ，涉及吸附、解离、扩散和形核。Mg-Ni-RE合金系统活化后原位分化天生Mg、Mg2Ni和REHx纳米颗粒。其中 ，REHx和Mg2Ni纳米催化相可显著提升其机能。然而 ，该系统面对两大难题：一是多相描摹难以节造 ，导挚途与催化相界面接触不良；二是高镁含量（≥80 at.%）使镁颗粒直接接触 ，引发颗粒粗化。这些问题造成反映势垒高和氢扩散距离长 ，导致容量和动力学衰减。若何在维持高容量的同时实现长循环（>1500次）与低温放氢 ，仍是沉大挑战。现有系统中大量REHx颗粒形成于复合伙料内部 ，对动力学、尺寸和状态节造贡献有限。因而 ，亟需使REHx位点选择性散布于Mg-Mg2Ni表表。而传统球磨通常导致催化剂随机、亚稳态分散 ，界面不不变 ，易粗化失活。
针对这一科学问题和技术瓶颈 ，该团队以Mg-Ni-Nd合金为钻研对象 ，通过可扩大的热挤压工艺造备成分和组织高度均匀的Mg-Ni-Nd合金 ，该合金经氢致原位分化形成了均匀的Mg-Mg2Ni-NdH2纳米复合伙料。钻研证实 ，资料在吸放氢中通过优先在新生裂纹表表和界面露出出低表表能的NdH2纳米颗粒 ，实显熹均匀散布在Mg-Mg2Ni资料表表（NdH2@Mg-Mg2Ni）。选择性露出的NdH2兼具催化与结构不变的双沉职能。NdH2纳米颗粒不仅作为H2吸附与解离的催化活性位点 ，还充任钉扎位点和；げ ，预防了高温循环中Mg颗粒粗化和氧化 ，从而有助于循环中资料状态和化学不变性的维持。
得益于表表选择性露出NdH2的双沉作用 ，NdH2@Mg-Mg2Ni复合伙料在储氢机能上实现了多项提升。尝试数据显示 ，氢化NdH2@Mg-Mg2Ni资料肇始放氢温度为176.2 °C ，在中温180 °C可能开释5.1 wt.% H2。260 °C下放氢速度达1.06 wt.%·min-1 ，是已报路Mg-Ni-RE合金系统和MgH2+催化剂复合伙料的约2-4.5倍。更沉要的是 ，该资料展示出了超过3700次的循环寿命 ，循环3000次后容量仍有4.50 wt.% ，容量保留率大于87% ，较已报路纯MgH2、Mg-Fe、Mg-Ni-RE以及金属/碳催化剂掺杂的MgH2系统的循环寿命提高了2.5-10倍。NdH2@Mg-Mg2Ni资料兼具超3700次不变循环与中温急剧放氢的优异机能 ，使其成为实用储氢领域的有力候选资料 ，攻克了镁基储氢资料持久存在的循环寿命短与操作温度高的“临门一脚”难题。
这项钻研不仅破解了镁基储氢资料放氢温度高和循环不变性差的双沉问题 ，钻研成就为利用工业中低品位废热（150–250?°C）驱动氢冶金、钢铁造作及工业副产氢等场景中的氢储运提供了切实可行的资料规划。同时 ，鉴于该步骤在调节多相散布和状态方面的经济性和有效性 ，本钻研步骤可推广至其他多组分镁基合金（如Mg-TM和Mg-Ni-RE） ，从而克服了高机能与可规；毂钢涑志么嬖诘暮饬抗叵 ，为高机能镁基储氢材的利用提供了坚实支持。
图1. NdH2@Mg-Mg2Ni资料放氢机能和循环不变性及NdH2纳米颗粒选择性露出于粉末表表的示意图
