Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Những tiến bộ gần đây trong hydrua kim loại cho các ứng dụng năng lượng sạch
Tóm tắt
Hydrua kim loại là một lớp vật liệu hấp dẫn có thể được sử dụng cho nhiều ứng dụng năng lượng sạch đáng ngạc nhiên, bao gồm bộ thu năng lượng mặt trời thông minh, cửa sổ thông minh, cảm biến, lưu trữ năng lượng nhiệt và pin, bên cạnh ứng dụng truyền thống của chúng trong lưu trữ hydro. Trong thập kỷ qua, nghiên cứu về hydrua kim loại cho lưu trữ hydro đã gia tăng do những động lực toàn cầu từ chính phủ và sự tập trung ngày càng lớn vào nghiên cứu lưu trữ hydro cho hoạt động của pin nhiên liệu màng điện phân polymer. Những tiến bộ to lớn đã được thực hiện trong các hydrua kim loại phức tạp được gọi là hydrua kim loại phức tạp cho các ứng dụng lưu trữ hydro với sự phát hiện ra nhiều hydrua mới chứa các anion phức tạp liên kết cộng hóa trị. Nhiều vật liệu trong số này có ứng dụng ngoài lưu trữ hydro và đang được nghiên cứu cho các vật liệu phân cách và anode cho pin lithium-ion. Trong số báo này của MRS Bulletin, chúng tôi trình bày công nghệ năng lượng sạch dựa trên hydrua kim loại tiên tiến nhất với cái nhìn hướng tới các nhu cầu trong tương lai.
Từ khóa
#hydrua kim loại #năng lượng sạch #lưu trữ hydro #công nghệ pin nhiên liệu #pin lithium-ionTài liệu tham khảo
J. Rifkin, The Hydrogen Economy (Tarcher/Penguin, NY, 2003).
S. McWhorter, C. Read, G. Ordaz, N. Stetson, Curr. Opin. Solid State Mater. Sci. 15, 29 (2011).
E.C.E. Rönnebro, Technology and Manufacturing Readiness of Early Market Motive and Non-Motive Hydrogen Storage Technologies for Fuel Cell Applications, PNNL-21473 (June 2012 ); http://www.osti.gov/bridge/product.biblio.jsp?osti_id=1059626.
G. Sandrock, R.C. Bowman, J. Alloys Compd. 356–357, 794 (2003).
K. Yvon, Chimia 52, 613 (1998).
L. Schlapbach, A. Zuttel, P. Gronig, O. Gronig, P. Aebi, Appl. Phys. A 72, 245 (2001).
A. Remhof, A. Zuttel, ChemPhysChem 9, 2440 (2008).
L. Schlapbach, A. Zuttel, Nature 414, 353 (2001).
L. Schlapbach (guest editor), MRS Bull. 27, 9 (2002).
B. Bogdanovic, M. Schwickardi, J. Alloys Comp. 253 (1997).
X. Gonze, J.-M. Beuken, R. Caracas, F. Detraux, M. Fuchs, G.-M. Rignanese, L. Sindic, M. Verstraete, G. Zerah, F. Jollet, M. Torrent, A. Roy, M. Mikami, Ph. Ghosez, J.-Y. Raty, D.C. Allan, Comp. Mater. Sci. 25, 478 (2002).
X. Gonze, G.-M. Rignanese, M. Verstraete, J.-M. Beuken, Y. Pouillon, R. Caracas, F. Jollet, M. Torrent, G. Zerah, M. Mikami, Ph. Ghosez, M. Veithen, J.-Y. Raty, V. Olevano, F. Bruneval, L. Reining, R. Godby, G. Onida, D.R. Hamann, D.C. Allan, Z. Kristallogr. 220, 558 (2005).
P. Giannozzi, S. Baroni, N. Bonini, M. Calandra, R. Car, C. Cavazzoni, D. Ceresoli, G.L. Chiarotti, A.P. Seitsonen, A. Smogunov, P. Umari, R.M. Wentzcovitch, J. Phys.: Condens. Matter 21, 395502 (2009).
G. Kresse, J. Hafner, Phys. Rev. B 47, 558 (1993).
G. Kresse, J. Hafner, Phys. Rev. B 49,14251 (1994).
G. Kresse, J. Furthmüller, Comp. Mat. Sci. 6, 15 (1996).
G. Kresse, J. Furthmüller, Phys. Rev. B 54, 11169 (1996).
E.H. Majzoub, E.C.E. Rönnebro, Mater. Sci. Eng., R 73, 15 (2012).
F.E. Pinkerton, M.S. Meyer, J. Phys. Chem. C 113, 11172 (2009).
L. Seballos, J.Z. Zhang, E. Rönnebro, J.L. Herberg, E.H. Majzoub, J. Alloys Compd. 476, 446 (2008).
D.S. Sholl, J.A. Steckel, Density Functional Theory: A Practical Introduction (Wiley-Interscience, NY, 2009).
H.R. Hoekstra, J.J. Katz, J. Am. Chem Soc. 71, 2488 (1949).
A. Belsky, M. Hellenbrandt, V.L. Karen, P. Luksch, Acta Crystallogr., Sect. B: Struct. Sci. 58, 364 (2002).
E.H. Majzoub, V. Ozolins, Phys. Rev. B77, 104115 (2008).
E.H. Majzoub, E. Rönnebro, J. Phys. Chem. C 113, 3352 (2009).
V. Ozolins, E.H. Majzoub, C. Wolverton, Phys. Rev. Lett. 100,135501 (2008)
B. Dam, R. Gremaud, C. Broedersz, R. Griessen, Scripta Materialia 56, 853 (2007).
A. Zaluska, L. Zaluski, J.O. Strom-Olson, J. Alloys Compd.298,125 (2000)
A.F. Gross, J.J. Vajo, S.L. Van Atta, G.L. Olson, J. Phys. Chem. C112, 5651 (2008).
Y. Meng, D. Gu, F. Zhang, Y. Shi, L. Cheng, D. Feng, Z. Wu, Z. Chen, Y Wan A. Stein, D. Zhao, Chem. Mater. 18, 4447 (2006).
X. Liu, C. Jost, D. Peaslee, T. Baumann, E.H. Majzoub, Chem. Mater. 23 1331 (2011).
W. Lohstroh, A. Roth, H. Hahn, M. Fichtner, ChemPhysChem 11, 789 (2010).
J. Gao, P. Adelhelm, M.H.W. Verkuijlen, C. Rongeat, M. Herrich, P.Jan M. van Bentum, O. Gutfleisch, A.P.M. Kentgens, K.P. de Jong, P.E. de Jongh, J. Phys. Chem. C 114, 4675 (2010).
E.H. Majzoub, F. Zhou, V Ozolins, J. Phys. Chem. C 115, 2636 (2011).
T. Mueller, G. Ceder, ACS Nano 4, 5647 (2010).
J.L.C. Roswell, O.M. Yaghi, Microporous Mesoporous Mater.73, 3 (2004).
R.K. Bhakta, S. Maharrey, V Stavila, A. Highley, E.H. Majzoub, M.D. Allendorf, Phys. Chem. Chem. Phys. 14, 8160 (2012).
V Stavila, R.K. Bhakta, T.M. Alam, E.H. Majzoub, M.D. Allendorf, ACS Nano 6, 9807 (2012).
See recent developments at www.nilar.com.
US DOE, Critical Materials Strategy (December 2011); energy.gov/sites/prod/files/DOE_CMS2011_FINAL_Full.pdf.
H. Dong, Y Kiros, D. Noréus, Int. J. Hydrogen Energy 35, 4336 (2010).
Y Oumellal, A. Rougier, G.A. Nazri, J.-M. Tarascon, L. Aymard, Nat. Mater. 7, 916 (2008).
R. Mohtadi, M. Matsui, T.S. Arthur, S.-J. Hwang, Angew. Chem. Int. Ed. 51 9780 (2012).
M. Felderhoff, B. Bogdanovic, Int. J. Mol. Sci. 10, 325 (2009).
D. Fruchart et al., McPhy Energy publications, www.mcphy.com