Entwicklung und Herausforderungen von Mg-basierten Hydriden für die Wasserstoffspeicherung bei nahezu Raumtemperatur.

Mg-basierte Hydride sind aufgrund ihrer hohen theoretischen Kapazität, natürlichen Häufigkeit und niedrigen Kosten vielversprechende Feststoff-Wasserstoffspeichermaterialien. Ihre breite Anwendung wird jedoch durch ihre inhärente thermodynamische Stabilität, träge Kinetik und fortschreitenden Kapazitätsverlust bei Zyklisierung eingeschränkt. Diese Übersicht bietet eine umfassende Bewertung dreier Hauptmodifikationsstrategien: Legierungsbildung, katalytische Modifikation und Nanoengineering. Legierungsstrategien, die sowohl intermetallische als auch Disproportionierungstyp-Allegierungen umfassen, regulieren die thermodynamische Stabilität, indem sie die Mg─H-Wechselwirkungen durch elektronische Strukturmodulation und Gitterschäden abschwächen und gleichzeitig die Kinetik durch Kornverfeinerung und die Einrichtung hochdichter Phasengrenzen verbessern. Katalytische Modifikationen nutzen Übergangsmetalle, Metalloxide und MXene, um multivalente aktive Zentren zu etablieren, welche die Reaktionskinetik durch Erleichterung des Wasserstoff-Interface-Transports beschleunigen, Aktivierungsbarrieren durch Dissoziation und Migration von atomarem Wasserstoff senken und Mg─H-Bindungen durch interfacialen Elektronentransfer destabilisieren, während sie kontinuierliche Diffusionskanäle bereitstellen und heterogene Keimbildung induzieren. Nanoengineering-Strategien können die Hydridphase thermodynamisch durch Oberflächenenergieeffekte destabilisieren, Wasserstoffdiffusionswege verkürzen und zugängliche aktive Stellen zur effizienten Wasserstoffspeicherung erhöhen. Durch die Korrelation dieser Mechanismen skizziert diese Arbeit zukünftige Forschungsrichtungen wie die Entwicklung integrierter Mehrmechanismus-Systeme, stabiler katalytischer Materialien und externer feldgestützter Techniken, um die Wasserstoffspeicherung bei nahezu Raumtemperatur zu realisieren.