氢具有质量能量密度高、来源广泛、无污染等优势，是一种重要的零碳能源载体，但氢的高效安全储运仍然制约着氢能的广泛应用。固态储氢材料具有高储氢量、高体积密度、高安全等优势，因此中外学者开发出了多种固态储氢材料。

　　其中，氢化镁（MgH2）质量/体积储氢密度高、可逆性好、镁资源丰富、成本低，被认为是最有前景的固态储氢材料之一。然而，MgH2较差的热力学和动力学性能限制了其实际应用（氢的解吸焓为74.7 kJ mol-1 H2，解吸能垒约为160 kJ mol-1 H2）。中外学者提出了合金化、添加催化剂、纳米化等方法以克服上述缺点。在这些策略中，催化剂的引入可以改变Mg/MgH2的局部电子结构，降低H2解离/H重组的能垒；同时纳米化的镁基材料缩短了H原子的扩散路径，提升了材料表面的反应活性，因此可以显著提升氢的吸脱附速度。合理设计核壳结构纳米镁基储氢材料可以综合上述两种改性方法的优势，储氢性能优异的核壳结构纳米镁基材料在移动和固定式应用场景中都具有巨大的潜力。

　　上海交通大学邹建新教授团队总结了核壳结构纳米镁基储氢材料领域的研究进展（工业化学与材料，2023，DOI: 10.1039/D3IM00061C），文章主要报道了核壳结构纳米镁基储氢材料的制备方法、微观结构、前沿性能及相关机理等内容，指出了未来具有工业应用前景的镁基储氢材料的设计原则和研究趋势。

　　核壳纳米结构镁基储氢材料具有优异的吸放氢动力学性能和长循环稳定性，此外，这种独特的核壳结构还具有抗空气氧化能力、原位催化水解产氢等其他优势。综合考虑，邹建新教授团队提出了未来核壳纳米结构镁基储氢材料的应用前景：利用太阳能、风能等可再生能源产生的电力对水进行电解，可以获得清洁环保的绿氢；氢气储存在固体镁基储氢罐中。核壳结构纳米镁基材料可以在相对较低的温度下吸收和解吸氢，这大大降低了氢的储存和释放过程中的能量消耗。该储存系统可通过热解或水解产生氢气，为燃料电池供氢或用于发电、便携式备用电源、工业生产等用途。

　　近日，搭载12个固态储氢罐，装载14.4吨多孔Mg-Ni基合金颗粒的吨级镁基固态储氢车（MH-100T）正式亮相，开启了固态储氢运输的新纪元。未来，进一步优化核壳结构纳米镁基材料，使其具有更低的脱氢温度、更快脱氢速度以及良好的循环稳定性，可以进一步提高镁基储氢系统的性能，拓宽其在氢工业中的应用领域。

　　镁基储氢体系因其质量/体积储氢密度高、循环性能好、镁资源丰度高等优点而受到广泛关注。将氢的解吸温度降低到与燃料电池堆的余热相适应的范围（约60-150℃）可能是目前纳米结构储氢材料研究的最重要的目标。然而，目前仍然无法以一种简单有效的方式同时调控镁基储氢体系的动力学、热力学和循环性能。许多实验和理论研究结果表明构筑核壳结构是提升Mg/MgH2综合吸放氢性能的重要途径。合成具有更小尺寸Mg/MgH2纳米核和更强催化性能的纳米壳需要继续探究最优的工艺参数和路线，同时平衡效益和成本，以满足工业应用的要求。此外，未来还需要针对不同的特定纳米结构储氢材料开发新的设计原则，例如在原子水平上精确控制Mg/MgH2的催化作用，利用材料基因组工程方法优化镁基储氢材料的组成和结构等。

　　国家重点研发计划（2022YFB3803700），国家自然科学基金（52171186）以及上海交通大学氢科学中心的资助。

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