综述：金属氢化物涂层技术综述：在能源存储与催化中的应用与挑战

（编辑推荐）本综述系统探讨了金属氢化物（MH）涂层技术在提升储氢性能与稳定性中的关键作用，涵盖化学（如SiO2/TiO2）、物理（碳基材料）及复合涂层（如聚多巴胺PDA）等策略，揭示了其在解决氢能存储密度（如Mg基合金6.5 wt%）、循环寿命（>2000次）及环境稳定性（如α-AlH3防氧化）中的潜力，同时指出规模化制备与成本效益的挑战，为氢能产业链发展提供理论支撑。

　　

Abstract

随着全球能源需求激增与化石燃料枯竭，氢能因其清洁高效特性成为焦点。金属氢化物（如Mg基合金、α-AlH₃）凭借高储氢密度（6.5 wt%）和循环稳定性（2000次以上）成为研究热点，但其化学活性导致的氧化分解（如α-AlH₃在空气中形成氧化物层）制约应用。涂层技术通过构建保护层（SiO₂/TiO₂或PDA）隔绝水分与氧气，显著提升材料稳定性，同时优化氢扩散动力学（碳基涂层比表面积>500 m²/g）。

Introduction

当前能源系统依赖化石燃料（占比79.3%），导致2020年CO₂排放达340.7亿吨，引发温室效应（年均温升0.18°C）与酸雨频发（pH≤5.6事件+23%）。氢能（能量密度142 MJ/kg，为汽油3.1倍）可通过电解水（PEM）、生物质气化等绿色途径生产，但储运难题（标准密度仅0.0899 kg/m³）限制其发展。金属氢化物通过晶格固溶氢（如MgH₂活化能从120 kJ/mol降至75 kJ/mol）实现高效储氢，但需解决热分解（如α-AlH₃在120°C释氢）与机械退化问题。

Metal Hydride Coating

化学涂层：无机氧化物（如TiO₂）通过原子层沉积形成致密屏障，使α-AlH₃湿度稳定性提升80%。
物理涂层：石墨烯包覆MgH₂可提高氢扩散速率3倍，但厚度超过50 nm会降低体积能量密度。
复合涂层：PDA与纳米SiO₂协同增强机械强度（抗压+40%）并催化氢解离（活化能降低15%）。

Challenges

涂层均匀性（实验室尺度误差<5% vs. 工业化>20%）、长期循环中界面剥离（200次后效率衰减0.02%/次）及成本（纳米涂层材料占比总成本60%）是主要瓶颈。

Conclusion

金属氢化物涂层技术通过多尺度设计（如核壳结构）平衡保护性与动力学性能，未来需开发新型材料（如MXenes）并结合理论模拟优化涂层-基体相互作用，推动氢能在交通燃料（燃料电池）与电网储能（>90 kWh/m³）中的应用。