结合第一性原理与团簇展开方法计算设计新型 MAX 相合金作为潜在储氢介质
材料科学
2023-02-22 v1
摘要
寻找在环境大气条件下适用的储氢材料对材料科学家和化学家而言是一项挑战。本文采用基于第一性原理的团簇展开方法，研究了 Ti2AC（A = Al, Ti, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu 和 Zn）MAX 相及其合金的储氢能力。我们发现，氢在 Ti-A 层中处于能量稳定状态，其中由一个 A 原子和三个 Ti 原子组成的四面体位点在能量上比 Ti-A 层中的其他位点更有利于氢的吸附。Ti2CuC 的氢吸附能高于其他 Ti2AC 相。我们发现，83.33% Cu 掺杂的 Ti2AlxCu1-xC 合金结构在能量和动力学上均稳定，且在环境大气条件下可储存 3.66 wt% 的氢，高于 Ti2AlC 和 Ti2CuC 相。这些发现表明，通过掺杂适当的原子物种可以显著提高 MAX 相的储氢能力。
引用
@article{arxiv.2211.05391,
title = {Computational design of novel MAX phase alloys for potential hydrogen storage media combining first principles and cluster expansion methods},
author = {Pritam Das and Krishnamohan Thekkepat and Young-Su Lee and Seung-Cheol Lee and Satadeep Bhattacharjee},
journal= {arXiv preprint arXiv:2211.05391},
year = {2023}
}