通过抑制磁性来调控AB3型合金的稳定性
偏微分方程分析
2025-11-12 v1
摘要
氢气作为清洁能源载体，然而有效且可逆的储存技术仍面临挑战。AB3型杂合物因其中间热力学稳定性和快速氢吸收能力，被视为固态氢储存的有前景材料。优化稳定性与质量密度受制于竞争的热力学与磁性效应。本文分析了AB3型合金（A = Ca、Y、Mg；B = Co、Ni）以及CaxYyMg1-x-yB3的杂化合物，采用第一性原理计算和蒙特卡洌仿真。我们发现形成能与总磁矩之间存在直接相关性，这决定了合金的稳定性，解释了氢储存中的权衡。对于富含Co且晶格体积大的体系，形成能随磁化程度而上升，表明磁性是主导因素。富含Mg的配合物实现高质量密度，但强磁性会使系统不稳定，需通过Y掺杂来抑制磁矩。用Ni取代Co可削弱磁性：YNi3为非磁性材料，CaNi3和MgNi3为弱磁化体，允许在不同配合物比例下实现热力学稳定。值得注意的是，CaNi3Mg2Ni9组合实现了高理论容量（3.32 wt%）且具有良好的可逆性。预测显示，富含Mg的Ni基杂合物具有最高的质量密度（最高达3.40 wt%）且形成能为负。这些结果表明，通过过渡金属掺杂控制磁性，是突破AB3型氢储存材料中稳定性与容量权衡的关键。
引用
@article{arxiv.2511.08037,
title = {Global branching for semilinear fractional Laplace with sublinear nonlinearity},
author = {Jefferson Abrantes and Rohit Kumar and Abhishek Sarkar},
journal= {arXiv preprint arXiv:2511.08037},
year = {2025}
}
备注
26 Pages