2025年8月19日，中国科学院长春应用化学研究所稀土资源利用国家重点实验室尹东明高级工程师（第12批会员）、原建光研究员、程勇研究员和江南大学朱罕教授在AB₂型Ti-Mn基储氢合金研究领域取得新突破。研究团队通过均匀设计法成功制备了一系列Ti-Zr-Cr-Mn四元合金。通过对制备的合金进行微观表征以及储氢性能测试结合理论计算模拟，系统研究了A侧Ti、Zr与B侧Cr、Mn元素含量变化对储氢性能的影响及其机制。该工作不仅推动了高性能AB₂型储氢合金的成分优化设计，还建立了一种更为高效的新型固态储氢材料设计策略。

在众多固态储氢材料中，AB₂型储氢合金因其高体积储氢密度、良好的吸/放氢平台压以及原料成分丰富等优点而被备受关注，被广泛认为是实现高效氢气存储的潜在材料之一。然而，该类合金在实际应用中仍面临活化困难、氢吸/放循环滞后等技术瓶颈。研究表明，元素替代可有效改善Ti-Mn基AB₂型合金的储氢性能，因此当前研究多集中于多元合金体系。在此背景下，系统探索A侧与B侧元素组成与比例对合金整体储氢性能及平台特性的影响显得尤为迫切。

本文聚焦Ti-Zr-Cr-Mn四元AB₂型储氢合金，系统设计了Ti_xZr_1-xCr_2-yMn_y（x = 0.9、0.8、0.7、0.6、0.5、0.4、0.3；y = 1.25、0.5、1.75、1.0、0.25、1.5、0.75）系列合金。系统地研究A侧Ti/Zr与B侧Cr/Mn对合金晶体结构、储氢性能及平台压力的影响机制。研究表明，合金表面氢分子解离是储氢动力学的主要速控步骤，形成能是关键设计参数：A侧Zr掺入降低合金形成能，而B侧Mn含量增加会提升形成能导致体系失稳。要实现最优储氢性能，需兼顾A侧元素的主导作用和B侧元素的协同贡献，二者共同作用才能实现高容量、热力学适中和动力学优化的综合性能。通过数学方法与合金成分设计、理论模拟相结合，详细解析了不同成分构型中各元素对储氢性能的贡献规律，不仅深化了对AB₂型储氢合金性能机制的理解，更为设计新型固态储氢材料建立了高效研究方法。

相关工作以“Tailoring AB₂ Alloys for Enhanced Solid-State Hydrogen Storage: Unraveling Compositional Effects on Kinetics, Diffusion, and Thermodynamics”为题，于近期发表在《先进功能材料》（Advanced Functional Materials）上。该工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、中国科学院青年创新促进会等项目的支持。

全文链接：https://doi.org/10.1002/adfm.202514283