自起泡、抗烧结铁钨粉末实现高循环热化学储氢
材料科学
2026-02-27 v1
摘要
在650-800°C下对铁粉床进行H₂-H₂O氧化还原循环提供了一种紧凑、安全、经济的储氢方法，但烧结引起的容量损失数十年来一直阻碍其规模化。在此，我们证明向Fe粉末中添加具有氧化还原活性的钨可以解决静态粉末床中的这一问题：Fe-25W（at%）合金粉末在氧化还原循环过程中通过钨的气相传输实现自起泡，增加孔隙率并保持容量。在一台定制自动化反应器中，千克级粉末床可可逆地存储42g H₂，并在30次氧化还原循环中维持96±3%的容量利用率。温度分辨的原位X射线衍射揭示了一种由化学气相传输介导的自起泡机制，该机制将钨重新分布以细化微观结构，并辅以高温保持期间的接触势垒稳定机制。部分容量循环高达90次进一步证实了在不完全氧化还原条件下的抗烧结性能。这些结果确立了Fe-W粉末床作为安全、固定式储氢的稳健、可扩展且紧凑的平台。
引用
@article{arxiv.2602.22807,
title = {Self-foaming, Sintering-resistant Iron-Tungsten Powders Enable High-Cycle Thermochemical Hydrogen Storage},
author = {Jie Qi and David C. Dunand},
journal= {arXiv preprint arXiv:2602.22807},
year = {2026}
}