提高SnS2和SnSe2单层材料对氢的吸附性能：在外加电场作用下的碱金属和碱土金属修饰

《Physical Chemistry Chemical Physics》：Enhancing hydrogen adsorption on SnS2 and SnSe2 monolayers: alkali and alkaline earth metal decoration under external electric fields

氢存储材料SnS2和SnSe2经碱土金属（Ca）修饰后，在100 bar氢压下表现出最佳吸附性能，结合能-0.15 eV，物理吸附主导，储氢容量达2.67-4.64 wt%。电场调控可使脱附温度稳定在226-229 K（接近PEM燃料电池233 K阈值），通过-0.5 V ??1电场调节，温度可调控10-20 K。密度泛函理论计算揭示了表面极性变化对氢吸附能的影响机制。

　　

高效的氢储存对于推动清洁能源技术的发展至关重要。在这项研究中，我们基于密度泛函理论（DFT），研究了通过碱金属（Li、Na、K）和碱土金属（Mg、Ca）修饰后的过渡金属硫族化合物（包括SnS?和SnSe?）单层的氢储存性能。研究发现，经过Ca修饰的SnS?和SnSe?表现出最佳的氢吸附性能，每个H?分子的结合能约为-0.15 eV，这种吸附属于强物理吸附。这些材料的最大质量储氢容量可达2.67%至4.64%。我们还评估了与储氢容量相关的关键实际参数，包括压力、解吸温度以及外部电场的影响。在100巴的氢压下，Ca-SnS?和Ca-SnSe?的解吸温度分别约为226 K和229 K，这一温度接近质子交换膜（PEM）燃料电池的最低工作温度（约233 K）。此外，通过施加-0.5 V/??1的电场，可以控制解吸温度，使其变化范围为10–20 K，这是栅控器件结构中的典型电场强度。这种可调性源于电场对表面极性的影响，进而改变H?的结合能。我们的研究结果表明，过渡金属硫族化合物是具有潜力的氢储存材料，其性能可以通过金属掺杂和外部电场控制来实现调节。