调控TiZrHfNb2-x Alx 合金氢溶解平均焓变优化储氢性能的研究

　　为应对清洁能源存储挑战，研究人员通过调控TiZrHfNb2-x Alx 多主元合金(MPEAs)的氢溶解平均焓变(?H?∞ )，系统探究了其对储氢容量和脱附性能的影响。结果表明，?H?∞ 与储氢容量呈线性负相关，为设计高性能储氢材料提供了关键参数维度。该研究发表于《Journal of Alloys and Compounds》，为氢能经济材料开发奠定理论基础。

　　

随着全球能源转型加速，氢能因其高能量密度和零碳排放特性成为最具潜力的清洁能源载体。然而，氢气的安全高效存储仍是制约氢能大规模应用的技术瓶颈。传统储氢材料如LaNi₅
和Mg基合金面临容量不足或动力学性能差等问题，而新兴的多主元合金(MPEAs)因其独特的晶格畸变效应展现出突破性储氢潜力。中国的研究团队在《Journal of Alloys and Compounds》发表重要成果，通过精确调控TiZrHfNb_2-x
Al_x
合金的氢溶解热力学参数，揭示了储氢性能的调控规律。

研究团队采用电弧熔炼法制备BCC结构TiZrHfNb_2-x
Al_x
(x=0-0.5)系列合金，通过X射线衍射和背散射电子成像表征微观结构，结合差示扫描量热法(DSC)和Sieverts装置测试储氢性能。系统研究了氢溶解平均焓变(?H?_∞
)、晶格参数和原子尺寸失配(δ)的协同效应。

材料与方法
通过五次电弧熔炼确保合金均匀性，制备10×10×1 mm标准试样。XRD分析晶体结构，BSE观察微观形貌，DSC测定脱附活化能(E_d
)，Sieverts法精确测量储氢容量。

结果与讨论
随着Al含量增加，?H?_∞
从-29.5 kJ/mol升至-18.3 kJ/mol，晶格参数由3.42 ?缩减至3.35 ?。储氢容量与?H?_∞
呈现显著线性关系，x=0样品达2.3 H/M，而x=0.5样品降至1.5 H/M。脱附起始温度随?H?_∞
增加而线性升高，证实热稳定性与氢溶解焓的直接关联。原子尺寸失配δ从6.8%降至5.2%，影响氢原子在畸变晶格中的占位行为。

结论
该研究首次建立?H?_∞
与储氢性能的定量关系，证明?H?_∞
是预测MPEAs储氢特性的核心参数。同时揭示晶格参数和原子尺寸失配的多维调控机制，为设计"性能可预测型"储氢材料提供理论框架。Huahai Shen团队获得国家自然科学基金支持，该成果对推动氢能存储技术进步具有重要意义。