Understanding anharmonic effects on hydrogen desorption characteristics of MgnH2n nanoclusters by ab initio trained deep neural network

非谐性 纳米团簇 从头算 氢化镁 氢气储存 粘结长度 氢键 解吸 热力学 结合能 材料科学 从头算量子化学方法 氢化物 物理化学 化学 原子物理学 纳米技术 物理 量子力学 吸附 分子
作者
Andrea Pedrielli,Paolo E. Trevisanutto,Lorenzo Monacelli,Giovanni Garberoglio,Nicola M. Pugno,Simone Taioli
出处
期刊:Nanoscale [Royal Society of Chemistry]
卷期号:14 (14): 5589-5599 被引量:11
标识
DOI:10.1039/d1nr08359g
摘要

Magnesium hydride (MgH2) has been widely studied for effective hydrogen storage. However, its bulk desorption temperature (553 K) is deemed too high for practical applications. Besides doping, a strategy to decrease such reaction energy for releasing hydrogen is the use of MgH2-based nanoparticles (NPs). Here, we investigate first the thermodynamic properties of MgnH2n NPs (n < 10) from first-principles, in particular by assessing the anharmonic effects on the enthalpy, entropy and thermal expansion by means of the stochastic self consistent harmonic approximation (SSCHA). This method goes beyond previous approaches, typically based on molecular mechanics and the quasi-harmonic approximation, allowing the ab initio calculation of the fully-anharmonic free energy. We find an almost linear dependence on temperature of the interatomic bond lengths - with a relative variation of few percent over 300 K - alongside with a bond distance decrease of the Mg-H bonds. In order to increase the size of MgnH2n NPs toward experiments of hydrogen desorption we devise a computationally effective machine learning model trained to accurately determine the forces and total energies (i.e. the potential energy surfaces), integrating the latter with the SSCHA model to fully include the anharmonic effects. We find a significative decrease of the H-desorption temperature for sub-nanometric clusters MgnH2n with n ≤ 10, with a non-negligible, although little effect due to anharmonicities (up to 10%).
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
大个应助小学生学免疫采纳,获得10
刚刚
厄页石页完成签到,获得积分10
刚刚
刚刚
Hello应助海姆达尔采纳,获得10
1秒前
科研通AI5应助海姆达尔采纳,获得10
1秒前
脑洞疼应助海姆达尔采纳,获得30
1秒前
科研通AI5应助海姆达尔采纳,获得10
1秒前
Xiaoxiao应助海姆达尔采纳,获得10
1秒前
pluto应助海姆达尔采纳,获得10
1秒前
顾矜应助海姆达尔采纳,获得10
1秒前
HEIKU应助海姆达尔采纳,获得10
1秒前
科研通AI5应助海姆达尔采纳,获得10
1秒前
斯文败类应助海姆达尔采纳,获得10
1秒前
2秒前
东东发布了新的文献求助10
4秒前
你好帅的哦完成签到,获得积分10
4秒前
一介书生完成签到,获得积分10
4秒前
科研通AI5应助称心寒松采纳,获得10
4秒前
南城以南完成签到,获得积分10
5秒前
852应助天真的灵采纳,获得10
5秒前
爱听歌的艳完成签到,获得积分10
7秒前
8秒前
酷炫的千秋完成签到,获得积分10
8秒前
糖伯虎完成签到 ,获得积分10
9秒前
9秒前
晚霞不晚发布了新的文献求助10
9秒前
思源应助绿色催化采纳,获得10
10秒前
科研通AI5应助海姆达尔采纳,获得10
10秒前
科研通AI5应助海姆达尔采纳,获得10
10秒前
Singularity应助海姆达尔采纳,获得10
10秒前
科研通AI5应助海姆达尔采纳,获得10
10秒前
万能图书馆应助海姆达尔采纳,获得10
10秒前
10秒前
科研通AI5应助海姆达尔采纳,获得10
10秒前
HMONEY应助海姆达尔采纳,获得10
10秒前
HEIKU应助海姆达尔采纳,获得10
11秒前
科研通AI5应助海姆达尔采纳,获得10
11秒前
momo完成签到,获得积分10
11秒前
大模型应助科研通管家采纳,获得10
12秒前
星辰大海应助科研通管家采纳,获得10
12秒前
高分求助中
All the Birds of the World 4000
Production Logging: Theoretical and Interpretive Elements 3000
Animal Physiology 2000
Les Mantodea de Guyane Insecta, Polyneoptera 2000
Am Rande der Geschichte : mein Leben in China / Ruth Weiss 1500
CENTRAL BOOKS: A BRIEF HISTORY 1939 TO 1999 by Dave Cope 1000
Machine Learning Methods in Geoscience 1000
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 计算机科学 化学工程 内科学 复合材料 物理化学 电极 遗传学 量子力学 基因 冶金 催化作用
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3740956
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3283797
关于积分的说明 10036810
捐赠科研通 3000526
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1646584
邀请新用户注册赠送积分活动 783787
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 750427