Li-변형 RbBH₄에 대한 Ab-Initio 통찰: 효율적이고 가역적인 수소 저장을 향하여

수소 저장 응용 분야에서 Rb _1-x Li _x BH ₄ (x = 0, 0.25, 0.50)에서 Li 치환의 구조적, 열역학적, 전자적, 기계적 효과를 탐구하기 위해 기본 원리 계산을 수행했습니다. 모든 조성은 동적 안정성과 넓은 밴드갭 절연 거동을 나타내며 밴드갭은 6.03 eV(x = 0)에서 5.21 eV(x = 0.50)로 좁아졌습니다. Li 도입은 격자 안정성을 감소시키는데, 이는 형성 엔탈피가 -246.9 kJ mol ^-1 에서 -222.8 kJ mol ^-1 로 , 탈수소화 엔탈피가 129.7 kJ mol⁻¹ H ² 에서 100.9 kJ mol ^-1 H ² 로 감소한 데서 알 수 있습니다 . 결과적으로 평형 탈착 온도(1 bar)는 1128 K에서 877 K로 감소합니다. 기계적 분석 결과, 점진적인 연화(체적 탄성률: 14.08 → 6.50 GPa; 전단 탄성률: 8.67 → 2.12 GPa)가 나타나며, 이는 코시 정압에 의해 입증되는 취성-연성 전이와 함께 나타납니다. 중량 수소 용량은 4.0 wt%에서 8.1 wt%로 증가하는 반면, 체적 밀도는 x = 0.50에서 0.134 g H ² cm ^-3 에 도달합니다 . 초기 분자 동역학은 5 ps 동안 300 K 부근에서 열 안정성을 확인합니다. 이러한 결과는 리튬 치환이 RbBH ₄ 를 효과적으로 불안정화하고 수소 저장 성능을 향상시켜 가역적 보로하이드라이드 시스템 설계에 실행 가능한 전략을 제공함을 보여줍니다.