勞倫斯利弗莫爾國家實驗室 (LLNL) 的研究人員發現,某些硼基儲氫系統中的原子無序結構可以潛在地提高氫吸收率。相關研究成果已發表于《自然通訊》(Nature Communications)雜志上。
通常認為,金屬硼化物表面及其單層變體(稱為硼酚)在中低溫下具有規則的原子排列。而LLNL團隊的最新研究表明,在許多情況下,這些原子實際上是動態無序的:與大多數固態表面行為的傳統理解相比,這是一個令人驚訝的現象。表面無序意味著每個原子位點具有不同的局部特性。根據該團隊的研究,其中一些位點可以使氫分子更容易解離,從而有望在儲氫過程中加速材料的活化。
這些發現對其他應用也有影響。除了儲氫外,金屬硼化物和硼烯還可用于超導、電催化、光電以及作為耐熱和耐腐蝕涂層。在其中一些應用中,特定的硼表面原子排列在決定整體性能方面發揮著巨大的作用。
LLNL材料科學家Sichi Li認為此次的發現是一個特例,表明晶體材料的表面實際上可以是非晶態和動態的。因此我們需要重新審視在表面科學界的一些基本假設。無序的表面會產生一系列的表面反應性。如果能夠利用這種特性,可能發現一種表面功能化方案以加快能量存儲和轉換的新方法。
這項工作美國由能源部、能源效率和可再生能源辦公室、氫和燃料電池技術辦公室共同完成,并通過儲氫材料高級研究聯盟 (HyMARC) 資助。