近室温可逆储氢性能的新突破！在车载储氢材料领域具有良好前景
来源：微信公众号“Research科学研究”
浙江大学潘洪革教授和刘永锋教授团队联合烟台大学、合肥通用机械研究院和澳大利亚悉尼科技大学的研究人员，发展了一种超声化学反应新过程，准备了高效钛基催化剂改性的钠铝氢化物储氢材料，取得了近室温可逆储氢性能的新突破，有较好的应用前景，相关文章发表在Research上。
研究背景
作为一种典型的配位氢化物，铝氢化钠（NaAlH4）具有适宜的热力学性能和较高的储氢容量，在车载储氢材料领域具有良好的应用发展前景。
但高的吸放氢温度和慢的吸放氢速率严重制约了其实际应用。
引入Ti基添加剂，例如TiCl4、TiCl3、TiF3和TiO2等，可有效改善NaAlH4的吸放氢动力学性能，但它们普遍会与氢化物之间发生副反应，导致体系有效储氢容量大幅降低。
因此，如何实现催化改性NaAlH4体系的高储氢容量和低工作温度的兼容，一直是一个亟待解决的难题。
研究进展
浙江大学潘洪革教授和刘永锋教授团队联合烟台大学、合肥通用机械研究院和澳大利亚悉尼科技大学的研究人员，发展了一种超声化学反应新过程，通过超声驱动TiCl4和LiH在THF溶液中发生置换反应（图1），成功制备出石墨烯负载的纳米薄片状TiH2，其中TiH2径向尺寸约50 nm、厚度约15 nm（图2），负载量高达70 wt%。
图1 石墨烯负载TiH2纳米薄片的制备过程
图2 TiH2纳米薄片的形貌和成分表征
添加7 wt% TiH2纳米片的NaAlH4样品在等温条件下，可在80 ºC（TG测试）完全放氢，30 ºC（100 bar H2）完全吸氢，有效储氢容量为5 wt%（图3），经历50个吸放氢循环，容量保持率高达96%（图4）。
图3 添加7wt% TiH2纳米薄片后的NaAlH4样品的吸放氢性能
图4 添加7wt% TiH2纳米薄片的NaAlH4样品的循环性能
未来展望
TiH2纳米薄片改性的NaAlH4储氢材料显示出目前该研究体系最优的综合储氢性能，初步满足了质子交换交换膜燃料电池的工作温度要求，有效推动了其实用化进程。
作者简介
- 刘永锋
刘永锋，浙江大学求是特聘教授，国家杰出青年基金获得者，爱思唯尔中国高被引学者。
博士毕业于浙江大学，曾在新加坡国立大学从事博士后研究，2007年加入浙江大学材料学院任教，开展新型高效储氢/储锂材料的研究。
以第一/通讯作者在Nat. Commun., Adv. Mater., Energy Environ. Sci., J. Am. Chem. Soc., Adv. Funct. Mater., Adv. Energy Mater.,，Energy Storage Mater.等国内外学术期刊上发表论文140余篇。
- 潘洪革
潘洪革，浙江大学兼任教授，国家杰出青年基金获得者（2010），教育部长江学者特聘教授（2014），国家万人计划创新领军人才（2016），Journal of Alloys and Compounds主编。
研究方向为先进储能材料及其器件，已在Nat. Commun.，Adv. Mater，Adv. Energy Mater.，Adv. Funct. Mater.等发表学术论文300余篇，引用超过10000次，授权发明专利50余项。
获浙江省自然科学奖一等奖（2019）。
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