En comparación con las tecnologías tradicionales de almacenamiento de hidrógeno comprimido y hidrógeno líquido criogénico, el almacenamiento de hidrógeno en estado sólido se considera un método más seguro y eficiente. Hidruro de magnesio (MgH₂ ), como uno de los materiales de almacenamiento de hidrógeno en estado sólido más prometedores, ha llamado la atención debido a sus abundantes recursos elementales, alta capacidad de almacenamiento de hidrógeno, buena reversibilidad y no toxicidad. Sin embargo, la temperatura de funcionamiento relativamente alta del MgH₂ limita su aplicación comercial a gran escala en el almacenamiento de hidrógeno vehicular o estacionario.

La introducción de catalizadores basados ​​en metales de transición con estructuras electrónicas tridimensionales únicas se considera un método eficaz para mejorar la cinética del MgH₂. . El vanadio (V) y sus óxidos se utilizan a menudo como catalizadores de MgH₂. debido a su multivalencia y alta actividad catalítica. Sin embargo, debido a la alta ductilidad del vanadio metálico y su actividad relativamente baja, los óxidos a base de vanadio tienen perspectivas de aplicación más amplias.

V₂ en capas O₅ con una estructura en capas es uno de los catalizadores prometedores para mejorar el rendimiento del almacenamiento de hidrógeno del MgH₂ /Mg, pero capacidad catalítica limitada debido a un contacto insuficiente entre V₂ O₅ y MgH₂ .

Para abordar este problema, el equipo del Dr. Jianxin Zou de la Universidad Jiao Tong de Shanghai empleó un método solvotérmico seguido de una hidrogenación posterior para preparar V₂ hidrogenado ultrafino. O₅ nanohojas con abundantes vacantes de oxígeno y las utilizó como catalizadores para mejorar el rendimiento del almacenamiento de hidrógeno de MgH₂ .

El estudio se publica en la revista Nano-Micro Letters. .

El MgH₂ -H-V₂ O₅ El material compuesto exhibe un excelente rendimiento de almacenamiento de hidrógeno, incluida una temperatura de desorción más baja (T_inicio =185°C), cinética de desorción rápida (E_a =84,55 kJmol ⁻¹ H₂ para la desorción) y estabilidad cíclica a largo plazo (retención de capacidad de hasta el 99% después de 100 ciclos). En particular, el MgH₂ -H-V₂ O₅ El material compuesto muestra un excelente rendimiento de absorción de hidrógeno a temperatura ambiente, con una capacidad de absorción de hidrógeno del 2,38 % en peso en 60 minutos a 30 °C.

El H-V₂ O₅ Las nanohojas sintetizadas por el equipo del Dr. Zou poseen una estructura bidimensional única y abundantes vacantes de oxígeno, lo que permite la formación in situ de V/VH₂. durante el proceso de reacción, todo lo cual contribuye a mejorar el rendimiento de almacenamiento de hidrógeno del MgH₂ .

Al utilizar un método solvotérmico para crear una estructura en capas anisotrópica distintiva, se forma una superficie altamente expuesta, lo que proporciona sitios y vías más activos para la difusión de hidrógeno/electrones, mejorando así el rendimiento del almacenamiento de hidrógeno. Además, lo más importante es que la presencia de vacantes de oxígeno acelera la transferencia de electrones, estimulando el efecto de "bomba de hidrógeno" del VH₂. /V, facilitando la deshidrogenación de VH₂ y MgH₂ y reducir las barreras energéticas para la disociación y recombinación del hidrógeno.

La introducción de la ingeniería de defectos de vacantes de oxígeno en el catalizador abre una nueva vía para mejorar la estabilidad cíclica y el rendimiento cinético del MgH₂. .