准自由镁中快速长程氢扩散的自记录与操控
应用物理
2021-05-05 v1
摘要
理解氢、锂等大型溶质在固体中的扩散对于金属氢化物储能和先进电池至关重要。由于其高的质量与体积储氢密度，镁是一种在固态储氢方面极具潜力的材料。然而，缓慢的氢扩散动力学以及镁中的有害阻塞效应阻碍了其实际应用。在此，我们展示了无阻塞效应的准自由镁薄膜中的快速横向氢扩散。大量的伴生晶格膨胀导致了跨越数十微米的显著自组织指状图案的形成。对扩散前沿的详细可视化揭示，这些图案中的指状结构在局部上遵循氢扩散方向。因此，扩散过程的流线通过指状图案得以自记录。通过引入快速氢扩散物体或局部间隙，所得流线表现出与几何光学中光线的明显类比。空间上操控氢扩散的可能性为构建先进储氢系统、隐身与有源等离子体器件以及计算模型的原型系统开辟了道路。
引用
@article{arxiv.2105.01529,
title = {Self-recording and manipulation of fast long-range hydrogen diffusion in quasifree magnesium},
author = {Xiaoyang Duan and Ronald Griessen and Rinke J. Wijngaarden and Simon Kamin and Na Liu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2105.01529},
year = {2021}
}