作为能量载体，氢气在能源转换过程中扮演重要角色，氢储能技术被认为是智能电网和可再生能源发电规模化发展的重要支撑。镁（Mg）因其储量丰富、价格低廉、储氢量高等众多优点，被认为是最具潜力的储氢材料之一。由于没有d轨道电子，镁对氢气的催化解离作用较弱，导致其吸氢动力学性能不佳。通常认为，引入过渡金属催化剂可有效改善镁的吸氢动力学性能，如Ni、Fe、Co等。然而，过渡金属在金属镁体系中有多种存在位点，不同位点的过渡金属对镁催化氢气解离、扩散等过程的机理尚不清晰。

近期，我院教师韩宗盈及其所在团队基于DFT计算和实验验证，系统研究了在不同位点引入过渡金属Ni对镁表面氢气解离和扩散的影响。研究发现，Ni原子在镁体相内比在表面更稳定；Ni原子负载在镁表面或者替代表面镁原子时，对氢气解离有很强的催化作用，解离能垒低于0.05 eV，限速步骤已从氢气解离转变为表面扩散；Ni原子引入到镁体相内不仅对氢气解离无催化作用，也不利于氢的扩散；吸放氢循环测试实验也发现，Ni由镁表面渗入到镁体相内是导致镁镍复合储氢材料吸氢动力学性能衰减主要原因。该研究为高效储氢材料的设计、储氢材料的稳定性强化提供了理论指导。

相关成果以“Location-dependent effect of nickel on hydrogen dissociation and diffusion on Mg (0001) surface: Insights into hydrogen storage material design”为题，发表在《镁合金学报（英文）》（Journal of Magnesium and Alloys，简称JMA）2022年第6期，并被选为封面文章。该期刊为“中国科技期刊卓越行动计划”领军期刊，目前影响因子为11.813，位于中科院JCR 1区。近期，该成果被引频次已进入Materials Science学术领域最优秀的1%之列，入选“ESI高被引论文”。

论文信息：

[1]Z. Han*, Y. Wu, H. Yu,S. Zhou*, Location-dependent effect of nickel on hydrogen dissociation and diffusion on Mg (0001) surface: Insights into hydrogen storage material design,Journal of Magnesium and Alloys, 2022, 10(6): 1617-1630.

https://doi.org/10.1016/j.jma.2021.03.002