Enabling one-step regeneration of LiBH4 with self-sustaining hydrogen in its spent fuel—one pathway to storing renewable hydrogen

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作者
Kang Chen,Mi‐Li Liu,Zhuoyin Peng,Hao Zhong,Lang Gan,Jincheng Huang,Jinmin Zhao,Hui Wang,Jiangwen Liu,Huaiyu Shao,Liuzhang Ouyang
出处
期刊:Journal of Alloys and Compounds [Elsevier BV]
卷期号:987: 174209-174209
标识
DOI:10.1016/j.jallcom.2024.174209
摘要

LiBH4 (LB in short) with a hydrogen capacity as high as 18.5 wt% and a low molecular weight (21.78 g mol−1) is among the most promising candidates for the hydrogen-based economy. However, current major technologies in (re)generation of LB rely heavily on energy-intensive processes, which greatly prohibits practical scaling-up of applications. Here we report a sustainable and effective approach to (re)generate LB via converting renewable H+ in crystalline water into H-, achieving a desirable yield of ∼50%. This one-step synthesis method relies on the reaction between spent fuels, specifically LiBO2·xH2O, and Mg-based alloys to form LB under ambient atmosphere. Notably, our approach surpasses the efficiency of other conventional method, such as LiH-B-H2 and MgH2-LiBO2 systems, which not only bypasses the energy-intensive dehydration procedure of LiBO2·xH2O (∼470 ℃) but also eliminates the use of costly hydrides or high-pressure H2. Our findings indicate that Mg participated in the regeneration process prior to Al in Mg-Al alloys and [BH4]- is gradually evolved from other intermediate species [BHx(OH)4-x]- (x = 0, 1, 2, 3). By combining hydrogen release and efficient storage of hydrogen-rich substrate in a closed materials cycle, this study may shed light on a promising step toward application of renewable hydrogen in a fuel cell-based hydrogen economy.
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