Ultrahigh hydrogen storage capacity of B3O3 monolayer with electric-field-controlled reversible dehydrogenation
Notice bibliographique
Résumé
State-of-the-art density functional theory (DFT) calculations were employed to investigate the potential of the newly synthesized porous B 3 O 3 monolayer (ML) for hydrogen storage applications. While pristine B 3 O 3 ML exhibits weak hydrogen adsorption ( E a d s ≅ 0.12 eV per H 2 molecule), its decoration with lithium (Li) or sodium (Na) can significantly enhance the average adsorption energy ( E a d s ≅ 0.32 eV per H 2 molecule). The pore of B 3 O 3 has more capacity towards Li doping, with the ability to accommodate up to six Li atoms, each capable of attracting more than three H 2 molecules, compared to a maximum of only two Na atoms. Ab-initio molecular dynamics (AIMD) simulations confirm the thermodynamic stability of both 6Li@B 3 O 3 and 2Na@B 3 O 3 MLs at room temperature (RT ∼ 300 K). Thermodynamic analysis, based on Langmuir model, showed that the 6Li@B 3 O 3 primitive cell can store approximately 19.26 H 2 molecules, yielding a high effective gravimetric capacity ( C e f f ≅ 16.09 wt% at RT), whereas 2Na@ B 3 O 3 can store about 11.58 H 2 molecules only ( C e f f ≅ 10.07 wt% at RT). Both values are significantly higher than the U.S. Department of Energy's 2025 target of 5.5 wt%. Furthermore, charge transfer analysis based on the Bader method and charge density difference (CDD) has confirmed charge transfer from Li/Na atoms to H 2 molecules, confirming the role of H 2 as charge acceptors. The application of electric fields oriented away from the surface can reduce the adsorption energy, thereby facilitating H 2 desorption. Based on these characteristics, Li- and Na-decorated B 3 O 3 ML stand out as promising candidate materials for hydrogen storage applications.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».