近日，材料科学与工程学院氢能源与电化学课题组在高熵储氢合金研究方面取得重要进展，三项相关研究成果分别以“High-entropy alloys as anode materials of nickel-metal hydride batteries”、“Superior cycle life of TiZrFeMnCrV high entropy alloy for hydrogen storage”、“In-situ formation of medium-entropy alloy nanopump to boost hydrogen storage in Mg-based alloy”为题连续发表于金属材料领域顶级期刊Scripta Materialia。
1. 多组分协同调控，首次用于镍氢电池。高熵合金(HEAs)是由五种或五种以上原子分数相等或接近相等的元素组成，因其优异的性能和潜在的应用前景而备受关注。我院李永涛教授联合日本九州大学Kaveh Edalati教授，在安徽省重点研发计划国际合作项目支持下，首次成功将HEAs应用于镍氢电池(Ni-MH)负极材料。该研究以氢氧化镍为正极，氢氧化钾作为电解液，以C14型Laves相TixZr2-xCrMnFeNi高熵合金为负极材料，揭示了不同钛/锆原子比对其电化学性能的内在作用规律，为HEAs潜在应用于镍氢电池负极材料提供了理论支撑。
2. 高熵微结构设计，获得长循环寿命。我院李永涛教授联合华北电力大学、河海大学等科研团队，成功制备了具有单一C14 Laves相的TiZrFeMnCrV高熵合金。该合金在30 ℃温和条件下，实现超快吸氢~1.80 wt%，并50次循环过程中稳定保持在1.76 wt%左右。上述结果从微结构角度调控高熵合金的储氢性能，实现了吸/放氢循环动力学和循环容量保持率的显著提升，为新型储氢材料的理论设计和低功率氢燃料电池或固定储能基站的应用提供有力支持。
3. 构建中熵纳米泵，提升储氢动力学。高熵合金在能源转化与存储中展现了优异的催化性能。针对镁基储氢材料存在动力学缓慢问题，斯庭智教授和李永涛教授提出原位构建中熵合金纳米“氢泵”来催化改善Mg基合金的储氢性能。采用一步机械力化学法制备了Mg0.95(Ti0.35V0.35Nb0.2Cr0.1)合金，实现在Mg基合金中原位引入了含有BCC型MEAs纳米粒子，显著改善了其储氢动力学。该新型合金在室温下即可吸氢，在100 ℃下1000 s内吸2.6 wt%氢气，并在330 ℃下500 s内完全放氢达6.0wt%。本工作实现了纳米MEAs的原位构筑，为镁基合金储氢动力学改善提供了新途径。（撰稿：刘国强 审核：李永涛）
