氫能源發(fā)展的主要難題集中在氫氣的低成本生產(chǎn)、安全運(yùn)輸和高效利用，氫的儲存和運(yùn)輸是實(shí)現(xiàn)氫能廣泛應(yīng)用的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。Mg基儲氫材料因其儲氫能力強(qiáng)、原料充足、成本經(jīng)濟(jì)和環(huán)境友好等特性，被視為具有巨大商業(yè)化潛力的固態(tài)儲氫材料。但是，金屬M(fèi)g的高延展性給機(jī)械研磨納米化帶來了挑戰(zhàn)，同時其吸脫氫反應(yīng)速度慢也限制了其商業(yè)化進(jìn)程。此外，經(jīng)過納米化處理的鎂基材料表面活性增強(qiáng)，容易發(fā)生水解和氧化反應(yīng)，導(dǎo)致其循環(huán)性能下降，進(jìn)一步限制了其在實(shí)際應(yīng)用中的推廣。

面對這些挑戰(zhàn)，重慶大學(xué)魯楊帆教授領(lǐng)導(dǎo)的科研團(tuán)隊(duì)提出了一種創(chuàng)新的策略，即通過溶劑介導(dǎo)的部分離子化來調(diào)控，并通過綜合實(shí)驗(yàn)和理論計(jì)算，闡明了溶劑吸附如何影響鎂基合金的表面電子結(jié)構(gòu)和機(jī)械性能。他們還采用了聚合物表面包覆技術(shù)，不僅提高了材料的納米化效率，也增強(qiáng)了其儲氫性能。這項(xiàng)研究成果為制備具有高延展性的固態(tài)儲氫材料納米顆粒提供了一種成本效益高且可擴(kuò)展的有效方法。

圖 1 展示了溶劑輔助機(jī)械納米化過程的機(jī)制圖。

在低溫動力學(xué)和長期循環(huán)穩(wěn)定性方面取得了顯著進(jìn)展。

在低溫條件下，對脫氫反應(yīng)動力學(xué)特性的探究

在240℃至300℃的溫度范圍內(nèi)，聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）不同包覆比例（0、0.1、0.5wt.%）的樣品脫氫動力學(xué)曲線，以及基于JMAK模型的Arrhenius方程擬合結(jié)果如圖2展示。經(jīng)過納米化處理的Mg87.5Ni5.5Y7合金在低溫下顯示出顯著的脫氫動力學(xué)特性。

在300℃的溫度條件下，短短3分鐘內(nèi)就能釋放出5.15%的氫氣，占到了理論最大釋放量的95%，且平均脫氫速度為1.71%每分鐘。

在240℃的溫度條件下，樣品在15分鐘內(nèi)的脫氫量可達(dá)到4.85 wt.%，并且在17分鐘內(nèi)能夠完成整個脫氫過程，其脫氫速率平均每分鐘為0.46 wt.%。

通過 Arrhenius 擬合分析，該材料的表觀脫氫活化能為69.9 kJ·mol-1，相較于塊狀 MgH2 的158.0 kJ·mol-1，降低了超過55%，顯著克服了鎂基材料在低溫條件下脫氫的動力學(xué)限制。

圖2 展示了等溫脫氫動力學(xué)和活化能數(shù)據(jù)圖。

耐久性循環(huán)性能測試

循環(huán)穩(wěn)定性對于鎂基儲氫材料的實(shí)際應(yīng)用至關(guān)重要，材料在300℃下經(jīng)過500次的吸放氫循環(huán)測試，其結(jié)果在圖3中得到了展示。

未經(jīng)PMMA處理的樣品，初始儲氫能力為4.86 wt.%，經(jīng)過500次循環(huán)后，儲氫能力維持在4.52 wt.%，顯示出的循環(huán)穩(wěn)定性。

0.1 wt.% PMMA 覆蓋的樣品，在經(jīng)過500次循環(huán)后，其儲氫性能和動力學(xué)特性均未出現(xiàn)明顯下降，儲氫容量的保持率接近100%，這一表現(xiàn)顯著優(yōu)于多數(shù)已報道的鎂基儲氫材料。

微觀結(jié)構(gòu)分析顯示，PMMA 涂層能顯著限制循環(huán)過程中顆粒的增大和燒結(jié)現(xiàn)象，確保材料在經(jīng)過多次循環(huán)后依然維持納米級顆粒結(jié)構(gòu)，從而成為其出色循環(huán)穩(wěn)定性的關(guān)鍵因素。

圖3展示了未包覆和0.1 wt.% PMMA包覆的Mg87.5Ni5.5Y7納米顆粒的循環(huán)穩(wěn)定性。

國儀量子的H-Sorb 4600PCT Pro設(shè)備，專門設(shè)計(jì)用于高壓儲氫吸附的測量。

儲氫吸附分析儀能夠?qū)Σ牧显诙鄻拥臏囟群透邏簵l件下的氫氣吸附與釋放行為進(jìn)行檢測，準(zhǔn)確評估材料的吸氫溫度和壓力、吸附氫量、吸附速率等關(guān)鍵儲氫性能指標(biāo)。

產(chǎn)品優(yōu)勢：

實(shí)驗(yàn)結(jié)果具有高度一致性，LaNi5材料的吸附量誤差控制在±1%以內(nèi)。

鈷合金高壓氣動閥門能夠承受超過50000次的長期吸脫附循環(huán)測試。

對于各類項(xiàng)目（包括PCT、動力學(xué)、循環(huán)測試和TPA/TPD），我們提供全自動化的連續(xù)測試組合方案。

快速的溫度和壓力調(diào)節(jié)，搭配自動化連續(xù)操作，使得整體測試效率提高了40%。

提供定制化的大型測試系統(tǒng)服務(wù)，涵蓋20g至1000g的重量范圍，以及集成原位XRD和質(zhì)譜分析的聯(lián)用系統(tǒng)。

智能科研助手，提供數(shù)據(jù)問題解答及測試性能分析輔助。

全流程吸附脫附溫度變化測試（PCT、動力學(xué)、循環(huán)）

全自動連續(xù)多溫測試（PCT、Kinetics）

近期支持的成果展示

1. 溶劑介導(dǎo)的部分離子性增強(qiáng)了基于鎂的氫儲存合金的機(jī)械納米尺寸效應(yīng)。《自然通訊》（2026年）

2.一項(xiàng)創(chuàng)新的碳誘導(dǎo)孔隙機(jī)制，提升了鎂氫化物的循環(huán)穩(wěn)定性。《鎂合金雜志》（2025年）

3. 研究了釔元素添加對Ti-Zr-Mn-Cr-Fe合金儲氫性能的影響。《合金與化合物雜志》（2026年）

4. 研究了鎳摻雜對球磨釹鎂合金儲氫動力學(xué)和熱力學(xué)特性的影響。《合金與化合物雜志》（2025年）

5. 優(yōu)異的吸/放氫動力學(xué)性能和循環(huán)穩(wěn)定性：Mg-CeAl3@CeH2納米復(fù)合材料。合金與化合物雜志（2025年）

6. 摻雜引起的SmCo5永磁體氫化抗力和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性提升：理論及實(shí)驗(yàn)綜合研究。《合金與化合物雜志》（2026年）

7. Overcoming kinetic and thermodynamic limitations: The combined effect of CeO2, Ni, and reduced graphene oxide (rGO) as a catalyst significantly improves the hydrogen storage capabilities of MgH2. This study was published in the Journal of Alloys and Compounds in 2026.

8. 鎂鋁體系中結(jié)構(gòu)與相變的研究及其對降低氫氣脫附溫度的影響。《氫能》雜志（2025年）

9. A transparent artificial intelligence model for forecasting hydrogen storage potential within Ti-Zr-Mn-Cr-V multi-component alloys, with an emphasis on the role of the average valence electrons. Journal of Energy Storage（2026）

10. Comprehensive management approach to boost the hydrogen storage efficiency in non-activated Mg8Ni-TiO2/MnO2 mixtures. Journal of Energy Chemistry（2025）

11. 納米尺度對硫腐蝕產(chǎn)物自燃的影響：以中孔為主導(dǎo)的氧吸附與活化機(jī)制。Fuel（2026）

14. 一項(xiàng)研究開發(fā)了一種基于銅的甲醇蒸汽重整催化劑，該催化劑由增強(qiáng)熱傳導(dǎo)的石墨烯氧化物和UiO-66復(fù)合金屬有機(jī)框架材料支撐，用于實(shí)現(xiàn)長期穩(wěn)定的氫氣生成。該研究成果發(fā)表在《國際氫能雜志》（2025年）。

15. 精準(zhǔn)捕獲微量二氧化碳的研究，采用基于氨基酸金屬有機(jī)框架材料的固定化氨基酸離子液體和超微孔技術(shù)。《分離與純化技術(shù)》（2025年）

16. 構(gòu)建基于石墨烯的分級氣凝膠光催化劑，通過錳鐵氧體/鋅鐵氧體錨定，實(shí)現(xiàn)Z型電子轉(zhuǎn)移機(jī)制，促進(jìn)可見光驅(qū)動的二氧化碳還原。《膠體與界面科學(xué)雜志》（2025年）

17. 研究了超臨界CO2-H2O混合介質(zhì)對煤孔隙和裂縫結(jié)構(gòu)在時間尺度上的影響。《自然資源研究》雜志（2026年）

全自動吸脫附變溫測試（PCT、Kinetics、Cycle）

全自動連續(xù)多溫度測試（PCT、Kinetics） 

近期助力成果目錄

1.Solvent-mediated partial ionicity enhances mechanical nanosizing effect of Mg-based hydrogen storage alloys. Nature Communications（2026）

2.A novel carbon-induced-porosity mechanism for improved cycling stability of magnesium hydride. Journal of Magnesium and Alloys（2025）

3. Impacts of Y addition on the hydrogen storage performance of Ti-Zr-Mn-Cr-Fe alloys. Journal of Alloys and Compounds（2026）

4.Effect of Ni doping on hydrogen storage kinetics and thermodynamic properties of ball-milled Nd-Mg alloy. Journal of Alloys and Compounds（2025）

5.Superior de/hydriding kinetics and cycling stability of Mg-CeAl3@CeH2 nanocomposites. Journal of Alloys and Compounds（2025）

6.Doping-induced enhanced hydrogenation resistance and structural stability in SmCo5 permanent magnets: A combined theoretical and experimental study. Journal of Alloys and Compounds（2026）

7.Breaking kinetic and thermodynamic barriers: CeO2-Ni-rGO synergistic catalysis for comprehensively enhanced hydrogen storage performance of MgH2. Journal of Alloys and Compounds（2026）

8.Structural and Phase Evolution in the Mg-Al System Leading to Lower Hydrogen Desorption Temperature. Hydrogen（2025）

9. Interpretable machine learning framework for hydrogen storage capacity prediction in Ti-Zr-Mn-Cr-V high-entropy alloys: Influenced by valence electron average. Journal of Energy Storage（2026）

10. Dual-strategy regulation for enhancing hydrogen storage performance of non-activated Mg8Ni-TiO2/MnO2 composites. Journal of Energy Chemistry（2025）

11.Nanoscale effect of spontaneous combustion of sulfur corrosion products: Oxygen adsorption and activation mechanism dominated by mesopores. Fuel（2026）

12.Pore structure reconfiguration and microscale fluid response in bituminous coal under CO2 and flue gas-enhanced coalbed methane recovery. Fuel（2026）

13.Experimental and theoretical investigation on hydrogen storage performance of titanium decorated hexagonal boron nitride. Applied Surface Science（2026）

14. Cu-based methanol steam reforming catalyst supported by heat conduction enhanced GO+UiO-66 composite MOF material for long-term stable hydrogen production. International Journal of Hydrogen Energy（2025）

15. Selective adsorption of trace CO2 by immobilized amino acid ionic liquids with ultra-micropores based on amino MOFS. Separation and Purification Technology（2025）

16.Construction of manganese ferrite/zinc ferrite anchored graphene-based hierarchical aerogel photocatalysts following Z-scheme electron transfer for visible-light-driven carbon dioxide reduction. Journal of Colloid and Interface Science（2025）

17. Influence of scCO2-H2O Medium on the Pore and Fracture Structure of Coal at the Time Scale. Natural Resources Research（2026）

18.Study on the effect of the liquid nitrogen freeze-thaw cycle on the coal spontaneous combustion propensity. Applied Thermal Engineering（2025）