Ultrahigh reversible hydrogen storage in K and Ca decorated 4-6-8 biphenylene sheet

氢气储存 范德瓦尔斯力 联苯 化学 吸附 密度泛函理论 碱金属 Atom(片上系统) 结合能 结晶学 从头算 金属 分子 物理化学 计算化学 原子物理学 嵌入式系统 有机化学 物理 聚合物 亚苯基 计算机科学
作者
Vikram Mahamiya,Alok Shukla,Brahmananda Chakraborty
出处
期刊:International Journal of Hydrogen Energy [Elsevier]
卷期号:47 (99): 41833-41847 被引量:68
标识
DOI:10.1016/j.ijhydene.2022.01.216
摘要

By applying density functional theory (DFT) and ab-initio molecular dynamics (AIMD) simulations, we predict the ultrahigh hydrogen storage capacity of K and Ca decorated single-layer biphenylene sheet (BPS). We have kept various alkali and alkali earth metals, including Na, Be, Mg, K, Ca, at different sites of BPS and found that K and Ca atoms prefer to bind individually on the BPS instead of forming clusters. It was found that 2x2x1 supercell of biphenylene sheet can adsorb eight K, or eight Ca atoms, and each K or Ca atom can adsorb 5 H$_2$, leading to 11.90 % or 11.63 % of hydrogen uptake, respectively, which is significantly higher than the DOE-US demands of 6.5 %. The average adsorption energy of H$_2$ for K and Ca decorated BPS is -0.24 eV and -0.33 eV, respectively, in the suitable range for reversible H$_2$ storage. Hydrogen molecules get polarized in the vicinity of ionized metal atoms hence get attached to the metal atoms through electrostatic and van der Waals interactions. We have estimated the desorption temperatures of H$_2$ and found that the adsorbed H$_2$ can be utilized for reversible use. We have found that a sufficient energy barrier of 2.52 eV exists for the movement of Ca atoms, calculated using the climbing-image nudged elastic band (CI-NEB) method. This energy barrier can prevent the clustering issue of Ca atoms. The solidity of K and Ca decorated BPS structures were investigated using AIMD simulations.

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
无辜含桃完成签到,获得积分10
刚刚
刚刚
脑洞疼应助dhdgi采纳,获得10
1秒前
Wind应助史萌采纳,获得10
2秒前
小蔡完成签到,获得积分10
2秒前
小铭同学发布了新的文献求助80
2秒前
lu发布了新的文献求助10
3秒前
dyvdyvaass完成签到 ,获得积分10
3秒前
zzy完成签到,获得积分10
3秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
3秒前
3秒前
4秒前
LMX发布了新的文献求助10
4秒前
4秒前
4秒前
靓丽的发箍完成签到,获得积分10
4秒前
ppp完成签到,获得积分10
5秒前
科研通AI6应助凛冬采纳,获得10
5秒前
久ling关注了科研通微信公众号
5秒前
6秒前
6秒前
6秒前
6秒前
研友_Z63G18完成签到 ,获得积分10
6秒前
辛辛那提完成签到,获得积分10
6秒前
7秒前
7秒前
木辛完成签到,获得积分10
7秒前
Tsuki完成签到,获得积分10
8秒前
tkx完成签到,获得积分10
8秒前
徐沛完成签到,获得积分10
8秒前
WTH发布了新的文献求助10
9秒前
赘婿应助大胆绿柳采纳,获得10
9秒前
海林完成签到 ,获得积分10
10秒前
科研通AI6应助111采纳,获得10
10秒前
10秒前
黑米粥发布了新的文献求助10
10秒前
magiclinlin完成签到,获得积分10
10秒前
10秒前
司空剑封完成签到,获得积分10
11秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Encyclopedia of Reproduction Third Edition 3000
《药学类医疗服务价格项目立项指南(征求意见稿)》 1000
花の香りの秘密―遺伝子情報から機能性まで 800
1st Edition Sports Rehabilitation and Training Multidisciplinary Perspectives By Richard Moss, Adam Gledhill 600
Chemistry and Biochemistry: Research Progress Vol. 7 430
Biotechnology Engineering 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 生物 医学 工程类 计算机科学 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 复合材料 内科学 化学工程 人工智能 催化作用 遗传学 数学 基因 量子力学 物理化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5629869
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4720921
关于积分的说明 14971132
捐赠科研通 4787826
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2556570
邀请新用户注册赠送积分活动 1517709
关于科研通互助平台的介绍 1478285