氫能源發展的主要難題集中在氫氣的低成本生產、安全運輸和高效利用，氫的儲存和運輸是實現氫能廣泛應用的關鍵環節。Mg基儲氫材料因其儲氫能力強、原料充足、成本經濟和環境友好等特性，被視為具有巨大商業化潛力的固態儲氫材料。但是，金屬Mg的高延展性給機械研磨納米化帶來了挑戰，同時其吸脫氫反應速度慢也限制了其商業化進程。此外，經過納米化處理的鎂基材料表面活性增強，容易發生水解和氧化反應，導致其循環性能下降，進一步限制了其在實際應用中的推廣。

面對這些挑戰，重慶大學魯楊帆教授領導的科研團隊提出了一種創新的策略，即通過溶劑介導的部分離子化來調控，并通過綜合實驗和理論計算，闡明了溶劑吸附如何影響鎂基合金的表面電子結構和機械性能。他們還采用了聚合物表面包覆技術，不僅提高了材料的納米化效率，也增強了其儲氫性能。這項研究成果為制備具有高延展性的固態儲氫材料納米顆粒提供了一種成本效益高且可擴展的有效方法。

圖 1 展示了溶劑輔助機械納米化過程的機制圖。

在低溫動力學和長期循環穩定性方面取得了顯著進展。

在低溫條件下，對脫氫反應動力學特性的探究

在240℃至300℃的溫度范圍內，聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）不同包覆比例（0、0.1、0.5wt.%）的樣品脫氫動力學曲線，以及基于JMAK模型的Arrhenius方程擬合結果如圖2展示。經過納米化處理的Mg87.5Ni5.5Y7合金在低溫下顯示出顯著的脫氫動力學特性。

在300℃的溫度條件下，短短3分鐘內就能釋放出5.15%的氫氣，占到了理論最大釋放量的95%，且平均脫氫速度為1.71%每分鐘。

在240℃的溫度條件下，樣品在15分鐘內的脫氫量可達到4.85 wt.%，并且在17分鐘內能夠完成整個脫氫過程，其脫氫速率平均每分鐘為0.46 wt.%。

通過 Arrhenius 擬合分析，該材料的表觀脫氫活化能為69.9 kJ·mol-1，相較于塊狀 MgH2 的158.0 kJ·mol-1，降低了超過55%，顯著克服了鎂基材料在低溫條件下脫氫的動力學限制。

圖2 展示了等溫脫氫動力學和活化能數據圖。

耐久性循環性能測試

循環穩定性對于鎂基儲氫材料的實際應用至關重要，材料在300℃下經過500次的吸放氫循環測試，其結果在圖3中得到了展示。

未經PMMA處理的樣品，初始儲氫能力為4.86 wt.%，經過500次循環后，儲氫能力維持在4.52 wt.%，顯示出的循環穩定性。

0.1 wt.% PMMA 覆蓋的樣品，在經過500次循環后，其儲氫性能和動力學特性均未出現明顯下降，儲氫容量的保持率接近100%，這一表現顯著優于多數已報道的鎂基儲氫材料。

微觀結構分析顯示，PMMA 涂層能顯著限制循環過程中顆粒的增大和燒結現象，確保材料在經過多次循環后依然維持納米級顆粒結構，從而成為其出色循環穩定性的關鍵因素。

圖3展示了未包覆和0.1 wt.% PMMA包覆的Mg87.5Ni5.5Y7納米顆粒的循環穩定性。

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儲氫吸附分析儀能夠對材料在多樣的溫度和高壓條件下的氫氣吸附與釋放行為進行檢測，準確評估材料的吸氫溫度和壓力、吸附氫量、吸附速率等關鍵儲氫性能指標。

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實驗結果具有高度一致性，LaNi5材料的吸附量誤差控制在±1%以內。

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智能科研助手，提供數據問題解答及測試性能分析輔助。

全流程吸附脫附溫度變化測試（PCT、動力學、循環）

全自動連續多溫測試（PCT、Kinetics）

近期支持的成果展示

1. 溶劑介導的部分離子性增強了基于鎂的氫儲存合金的機械納米尺寸效應?！蹲匀煌ㄓ崱罚?026年）

2.一項創新的碳誘導孔隙機制，提升了鎂氫化物的循環穩定性。《鎂合金雜志》（2025年）

3. 研究了釔元素添加對Ti-Zr-Mn-Cr-Fe合金儲氫性能的影響?！逗辖鹋c化合物雜志》（2026年）

4. 研究了鎳摻雜對球磨釹鎂合金儲氫動力學和熱力學特性的影響。《合金與化合物雜志》（2025年）

5. 優異的吸/放氫動力學性能和循環穩定性：Mg-CeAl3@CeH2納米復合材料。合金與化合物雜志（2025年）

6. 摻雜引起的SmCo5永磁體氫化抗力和結構穩定性提升：理論及實驗綜合研究?！逗辖鹋c化合物雜志》（2026年）

7. Overcoming kinetic and thermodynamic limitations: The combined effect of CeO2, Ni, and reduced graphene oxide (rGO) as a catalyst significantly improves the hydrogen storage capabilities of MgH2. This study was published in the Journal of Alloys and Compounds in 2026.

8. 鎂鋁體系中結構與相變的研究及其對降低氫氣脫附溫度的影響?！稓淠堋冯s志（2025年）

9. A transparent artificial intelligence model for forecasting hydrogen storage potential within Ti-Zr-Mn-Cr-V multi-component alloys, with an emphasis on the role of the average valence electrons. Journal of Energy Storage（2026）

10. Comprehensive management approach to boost the hydrogen storage efficiency in non-activated Mg8Ni-TiO2/MnO2 mixtures. Journal of Energy Chemistry（2025）

11. 納米尺度對硫腐蝕產物自燃的影響：以中孔為主導的氧吸附與活化機制。Fuel（2026）

14. 一項研究開發了一種基于銅的甲醇蒸汽重整催化劑，該催化劑由增強熱傳導的石墨烯氧化物和UiO-66復合金屬有機框架材料支撐，用于實現長期穩定的氫氣生成。該研究成果發表在《國際氫能雜志》（2025年）。

15. 精準捕獲微量二氧化碳的研究，采用基于氨基酸金屬有機框架材料的固定化氨基酸離子液體和超微孔技術。《分離與純化技術》（2025年）

16. 構建基于石墨烯的分級氣凝膠光催化劑，通過錳鐵氧體/鋅鐵氧體錨定，實現Z型電子轉移機制，促進可見光驅動的二氧化碳還原。《膠體與界面科學雜志》（2025年）

17. 研究了超臨界CO2-H2O混合介質對煤孔隙和裂縫結構在時間尺度上的影響?！蹲匀毁Y源研究》雜志（2026年）

全自動吸脫附變溫測試（PCT、Kinetics、Cycle）

全自動連續多溫度測試（PCT、Kinetics） 

近期助力成果目錄

1.Solvent-mediated partial ionicity enhances mechanical nanosizing effect of Mg-based hydrogen storage alloys. Nature Communications（2026）

2.A novel carbon-induced-porosity mechanism for improved cycling stability of magnesium hydride. Journal of Magnesium and Alloys（2025）

3. Impacts of Y addition on the hydrogen storage performance of Ti-Zr-Mn-Cr-Fe alloys. Journal of Alloys and Compounds（2026）

4.Effect of Ni doping on hydrogen storage kinetics and thermodynamic properties of ball-milled Nd-Mg alloy. Journal of Alloys and Compounds（2025）

5.Superior de/hydriding kinetics and cycling stability of Mg-CeAl3@CeH2 nanocomposites. Journal of Alloys and Compounds（2025）

6.Doping-induced enhanced hydrogenation resistance and structural stability in SmCo5 permanent magnets: A combined theoretical and experimental study. Journal of Alloys and Compounds（2026）

7.Breaking kinetic and thermodynamic barriers: CeO2-Ni-rGO synergistic catalysis for comprehensively enhanced hydrogen storage performance of MgH2. Journal of Alloys and Compounds（2026）

8.Structural and Phase Evolution in the Mg-Al System Leading to Lower Hydrogen Desorption Temperature. Hydrogen（2025）

9. Interpretable machine learning framework for hydrogen storage capacity prediction in Ti-Zr-Mn-Cr-V high-entropy alloys: Influenced by valence electron average. Journal of Energy Storage（2026）

10. Dual-strategy regulation for enhancing hydrogen storage performance of non-activated Mg8Ni-TiO2/MnO2 composites. Journal of Energy Chemistry（2025）

11.Nanoscale effect of spontaneous combustion of sulfur corrosion products: Oxygen adsorption and activation mechanism dominated by mesopores. Fuel（2026）

12.Pore structure reconfiguration and microscale fluid response in bituminous coal under CO2 and flue gas-enhanced coalbed methane recovery. Fuel（2026）

13.Experimental and theoretical investigation on hydrogen storage performance of titanium decorated hexagonal boron nitride. Applied Surface Science（2026）

14. Cu-based methanol steam reforming catalyst supported by heat conduction enhanced GO+UiO-66 composite MOF material for long-term stable hydrogen production. International Journal of Hydrogen Energy（2025）

15. Selective adsorption of trace CO2 by immobilized amino acid ionic liquids with ultra-micropores based on amino MOFS. Separation and Purification Technology（2025）

16.Construction of manganese ferrite/zinc ferrite anchored graphene-based hierarchical aerogel photocatalysts following Z-scheme electron transfer for visible-light-driven carbon dioxide reduction. Journal of Colloid and Interface Science（2025）

17. Influence of scCO2-H2O Medium on the Pore and Fracture Structure of Coal at the Time Scale. Natural Resources Research（2026）

18.Study on the effect of the liquid nitrogen freeze-thaw cycle on the coal spontaneous combustion propensity. Applied Thermal Engineering（2025）