双钙钛矿ZMg?FeH?（Z = Ca, Be）氢化物的储氢潜力和光电性质研究

《Scientific Reports》：Investigating the hydrogen storage potential and optoelectronic properties of double perovskite ZMg2FeH8 (Z?=?Ca, Be) hydrides

　　

摘要

作为一种清洁且可持续的能源，氢气为日益增长的能源短缺和环境问题提供了一种极具吸引力的解决方案。在众多储氢方式中，固态储氢前景广阔，但仍有待深入研究。然而，要提升这些系统的性能，必须具备高重量储氢密度、良好热力学特性和快速动力学特性的金属氢化物。本研究的创新之处在于利用基于第一性原理的CASTEP计算工具，系统比较了CaMg₂FeH₈和Be₂MgFeH₈氢化物，包括在0、35和70 GPa压力下对ZMg₂FeH₈（Z = Ca, Be）用于储氢应用的储氢性能、结构、XRD、分子动力学模拟、电子（Hybrid-HSE 06）、Mulliken布居分析、光学及热力学性质的评估。结构研究证实了结构稳定性，XRD图谱确认了在不同压力范围内的相稳定性。计算得到的CaMg₂FeH₈和BeMg₂FeH₈的重量储氢容量分别为5.2837 wt%和6.6343 wt%。CaMg₂FeH₈和BeMg₂FeH₈的氢解吸温度分别为460.7 K和476.4 K。分子动力学模拟和热力学分析验证了0–70 GPa压力下的动力学稳定性和热稳定性。电子性质研究表明，ZMg₂FeH₈（Z = Ca, Be）均呈现半导体特性。光学研究表明其在紫外光谱范围内具有显著吸收。这些发现表明ZMg₂FeH₈（Z = Ca, Be）化合物是储氢应用的有力候选材料，也为实验研究人员推进可持续能源技术的发展提供了重要参考。