模拟掺杂能氢化镁体系解吸动力学

最近，研究表明，氢化镁是储氢应用中最具吸引力的材料之一，因为它具有高的重量和体积容量。

然而，这种材料显示出缓慢的氢吸收和解吸动力学以及高离解温度573-673K。在以前的工作中，我们使用动力学蒙特卡罗模拟研究了纯MgH2的储氢ab/解吸动力学特性，然后通过氢气的密度分布、填充比、扩散时间、温度和压力对其进行了表征。

Kurko等人^[1]的模拟计算表明，该材料在高温高压下具有缓慢的动力学。为了改善镁的氢吸收-解吸特性，H原子的填充是基于吸附/解吸离解和扩散过程。H₂位于最初仅含有镁和M原子（M¼Al、Ti、V、Fe和Ni）的超级电池的表面（001），在吸附之后，它分解为两个H原子，根据相应的活化能从间隙位置扩散到另一个间隙位置。

Gasan等人^[2]用少量过渡金属（TM）或其氧化物进行球磨大大加速了氢动力学。在最近的实验中，LI等人^[3]研究表明，添加MnFe₂O₄纳米颗粒显著改善了掺杂7mol%MnFe₂O₄的球磨MgH₂的热力学脱氢性能。

基于密度泛函理论（DFT），我们在之前的工作中表明，将MgH₂与少量过渡金属混合物TM（TM¼Ti、V和Fe）或碱金属AM（AM¼Ca、Sr和Ba）合金化可以提高Mg中氢的稳定性和解吸温度。对于每种材料，需要300多种配置来确定氢扩散所需的不同能垒。

为了计算这些势垒，Koepernik^[4]使用了基于全电子全势局部轨道最小基格式FPLO9.00-34的abinitio计算，以使用标量相对论来求解KohneSham方程，氢化物MgH₂在环境条件下结晶为金红石型结构。

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