Extensive Multiscale Investigations of Li/Na-Functionalized Three-Dimensional Borophosphene for Enhanced Hydrogen Storage
Notice bibliographique
Résumé
Three-dimensional porous borophosphene (3D-B 2 P 2 ) has emerged as a promising material for battery applications. Beyond this, its inherently porous crystal structure, along with excellent thermal and mechanical stability, suggests a broader potential. Therefore, in this work, we extend its application scope by systematically exploring its suitability for hydrogen storage using density functional theory (DFT) calculations and ab initio molecular dynamics (AIMD) simulations by exploiting the polarizing mechanism induced by alkali atoms. Particularly, our findings demonstrate that Li (−4.16 eV) and Na (−3.31 eV) bind strongly to 3D-B 2 P 2 driven by pronounced charge transfer. This phenomenon enables the polarization of up to five H 2 molecules per metal atom, yielding capacities of 7.07 and 6.36 wt %, meeting the DOE’s targets, with optimal average adsorption energies for reversible storage (−0.152 and −0.105 eV/H 2 ). Furthermore, the functionalized systems exhibit very low H 2 diffusion barriers (0.0056–0.12 eV) ensuring efficient kinetics. Pressure–H 2 capacity–temperature-dependent studies reveal that the Li-functionalized system achieves an effective, reversible gravimetric capacity of 5.74 wt % at 298.15 K and 46 bar, aligning with practical application requirements. AIMD simulations confirm stable hydrogen cycling under ambient conditions. Thus, experimental investigations of 3D-B 2 P 2 as a potential material for reversible H 2 storage are recommended.
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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 | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 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 ».