在二维多孔联苯框架中掺杂锂以实现高效分子氢储存：基于第一性原理的见解

《Energy & Fuels》：Li Doping in Two-Dimensional Holey Biphenylene Framework for Efficient Molecular Hydrogen Storage: A First-Principles Insight

氢能存储研究。通过密度泛函计算与分子动力学模拟，发现锂掺杂二维孔道联苯（hBP）框架显著提升氢吸附能力，储氢重量比达13.3%，在319K安全释放氢气，结构稳定性增强。

　　

氢能在可再生能源系统中具有巨大潜力，但其实际应用受到储存挑战的限制。在这项研究中，通过使用经过色散校正的密度泛函计算方法，研究了掺锂的新型二维多孔联苯（hBP）框架的氢储存能力。声子色散曲线和分子动力学模拟共同揭示了hBP框架的结构稳定性。未经掺杂的hBP对H₂的吸附能力较弱，吸附能为?0.12 eV/H₂，低于有效氢储存所需的最佳范围（?0.2至?0.7 eV/H₂）。对hBP框架进行锂掺杂后，吸附能显著提高，从而增强了其储存能力。锂掺杂导致强烈的局部极化和电子转移，使H₂的吸附能范围增加到?0.25至?0.41 eV/H₂。每个锂掺杂原子最多可以吸附六个H₂分子，从而使氢的最大储存能力达到13.3 wt%。在1 atm压力下，氢饱和的掺锂hBP框架的解吸温度为319 K，表明氢的释放发生在其临界温度以上，这说明该材料能够安全且高效地储存氢。高重力储存容量、理想的结合强度以及结构稳定性共同使得掺锂hBP成为下一代氢储存系统的一种有前景的材料。