常温近傍での水素貯蔵用Mg系水素化物の開発と課題。

Mg系水素化物は理論容量が高く、豊富な資源で低コストであるため、固体水素貯蔵材料として非常に有望である。しかし、その普及は熱力学的安定性の高さ、反応速度の遅さ、サイクル中の容量減衰が制約となっている。本レビューでは、合金化、触媒修飾、ナノエンジニアリングという三つの主要な改良戦略について包括的に評価する。合金化戦略は、相間合金および変位型合金を含み、電子構造の変調と格子歪みによりMg─H結合を弱めて熱力学的安定性を調整し、結晶粒の微細化と高密度相界面の形成により動力学を改善する。触媒修飾は遷移金属、金属酸化物、MXeneを用い、多価活性中心を形成して水素の界面輸送を促進し、原子水素の解離・移動により活性化障壁を低減し、界面電子移動によってMg─H結合を不安定化しながら連続的な拡散経路を提供し、不均一な核生成を誘起する。ナノエンジニアリングは表面エネルギー効果により水素化物相を熱力学的に不安定化し、水素拡散経路を短縮し、効率的な水素貯蔵のための活性部位を増加させることができる。これらの機構を関連付けることで、本研究は統合マルチ機構システムの開発、安定な触媒材料、外部場支援技術といった常温近傍での水素貯蔵を目指した将来の研究方向を示す。