Enhanced reversible hydrogen storage performance of light metal-decorated boron-doped siligene: A DFT study

氢气储存 重量分析 单层 吸附 密度泛函理论 材料科学 兴奋剂 金属 分子 纳米材料 化学工程 无机化学 化学
作者
Brandom Jhoseph Cid,Akari Narayama Sosa,Álvaro Miranda,Luis A. Pérez,Fernando Salazar,A.I. Mtz-Enríquez,M. Cruz‐Irisson
出处
期刊:International Journal of Hydrogen Energy [Elsevier BV]
卷期号:47 (97): 41310-41319 被引量:25
标识
DOI:10.1016/j.ijhydene.2022.03.153
摘要

The use of nanomaterials for hydrogen storage could play a very important role in the large-scale utilization of hydrogen as an energy source. However, nowadays several potential hydrogen storage nanomaterials do not have a large gravimetric density and stability at room temperature. In this work, we have investigated the hydrogen storage performances of Na-, K- and Ca-decorated B-doped siligene monolayer (BSiGeML) using density functional theory calculations. The results show that boron doping improves the interaction between the metal adatom and the siligene monolayer (SiGeML). The K- and Ca-decorated BSiGeMLs can bind up to seven H2 molecules per metal adatom, whereas Na-decorated BSiGeML only adsorb four H2 molecules per adsorption site. The effect of temperature and pressure on the hydrogen storage capacity of BSiGeMLs was also evaluated. At room temperature, all the H2 molecules adsorbed on Na-, and Ca-decorated BSiGeML are stable at mild pressure. The metal decoration of both sides of BSiGeML may lead to hydrogen gravimetric densities exceeding the target of 5.5 wt% proposed by DOE for the year 2025. K- and Ca-decorated BSiGeML could be efficient hydrogen molecular storage media compared to undoped SiGeML and other 2D pristine materials.

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