カルシウムで装飾されたシリセン上の高容量・可逆的水素貯蔵:DFT研究

• 新規2次元斜方晶B2N2(o-B2N2)単層を水素貯蔵媒体としてDFTおよびAIMDで評価した理論研究が発表された
• Li修飾o-B2N2は理論重量容量15.12 wt%、実用条件下(充電30 atm/25°C、放出3 atm/100°C)で10.99 wt%を達成
• Li吸着原子は400Kでクラスター化せず分散、各Li+中心は最大5分子のH2を可逆吸着する

• 固体水素貯蔵材料において、7 wt.%超から11.2 wt.%までの水素吸着容量が実験的に報告された

固体水素貯蔵は有望なエネルギー貯蔵法だが、水素の吸脱着速度の遅さや高い脱水素温度が実用化の障壁となっている。本レビューは、塑性加工技術を水素貯蔵材料の性能向上に適用した最近の進歩をまとめている。対象材料はTiFe系金属間化合物、Ti-V系、Ti-Mg系などのチタン合金、LaNi5、ニオブ、パラジウム、高エントロピー合金、マグネシウムおよびMg系材料などである。高圧ねじり加工、等チャネル角押込み加工、高速鍛造、累積折り曲げ鍛造、集中的冷間圧延などの加工法により、格子欠陥の導入、結晶粒微細化、結晶粒界密度の増加が促進され、水素貯蔵速度論、活性化、耐空性が向上する。これらの技術は、室温での水素貯蔵…

• 第一原理計算により、芳香族安定性を持つ二十面体B12超原子をビルディングブロックとする高安定な2次元ホウ素系材料 h-B12X2H8 (X = N, P, As) を設計した。
• 表面水素化によりバンドギャップは1 eVから5.19–6.00 eVに拡大し、結合強化と機械的特性の向上が確認された。
• h-B12P2H8の電子移動度は1755 cm2V−1s−1に達し、キャリアタイプ選択的な移動度特性を示した。

MXeneは、その二次元層状構造、高い導電性、親水性表面、調整可能な化学的性質により、電気化学的エネルギー貯蔵において広範な関心を集めている。しかし、従来のMXeneは、再積層、イオン輸送の制限、界面安定性の不足、活性サイト多様性の限界といった課題を抱えている。近年、高エントロピー戦略は、Mサイトに複数の遷移金属を導入することでMXeneの構造と特性を制御する新たな機会を提供してきた。本稿では、Mサイトのマルチメタルエントロピー、XサイトのC/N化学的性質、および表面終端の構成的無秩序の連動する役割に焦点を当て、MXeneベースのエネルギー貯蔵材料の理解と設計のためのフレームワークとして多段…