氢能是一种清洁能源载体，对实现全球向可持续能源转型具有重要意义。与压力罐或低温容器中的储氢相比，将氢气可逆储存到固态轻质金属氢化物中具有高安全性、低成本和高储氢能力的固有优势。其中，氢化镁(MgH₂)具有重量轻和体积氢密度高的优势，并且具有良好的可逆性，引起人们广泛关注。然而，由于MgH₂具有较高的热力学稳定性和活化能，因此驱动MgH₂的储氢反应需要较大的能量输入。

为了实现MgH₂的可逆储氢，理论操作温度应该达到280 °C左右。因此，MgH₂的可逆储氢主要依赖于复杂电热装置的外部能量输入，这不可避免地降低整个系统的储氢容量，而且在实际大规模应用中会带来较高的能耗和成本。

基于此，复旦大学余学斌、方方和夏广林等利用CuNi合金较强的局部表面等离子共振效应(LSPR)，在MgH₂初始脱氢过程中，通过MgH₂与CuNi合金的原位合金化反应，实现了Mg₂Ni(Cu)三元合金的形成。

Mg₂Ni(Cu)合金及其氢化态(即Mg₂Ni(Cu)H₄)表现出金属性，能带内/能带间跃迁增强，在全光谱范围内吸收超过85%；并且，由于光热转换效率的提高，MgH₂的表面温度在2.6 W cm^-2下达到261.8 °C。

更重要的是，由于Mg₂Ni(Cu)和Mg₂Ni(Cu)H₄中Mg-H键的减弱以及氢原子的低迁移势垒，Mg₂Ni(Cu)的储氢反应在热力学和动力学上更为有利，从而为MgH₂的Mg-H键的自发断裂提供了一条简便的途径。

此外，光致热电子在CuNi和Mg₂Ni(Cu)合金中的不均匀分布也有助于MgH₂的Mg-H键的弱化和Mg₂Ni(Cu)/Mg₂Ni(Cu)H₄的加速形成，从而导致光增强的“氢泵”效应改善MgH₂的循环氢化和脱氢。

结果表明，Mg₂Ni(Cu)的可逆生成将光热效应和催化效应理想地结合在一起，保证了局部热量对催化位点的直接作用而没有任何热损失，从而在3.5 W cm^-2的辐照强度下，MgH₂在15 min内完全脱氢。

此外，在循环H₂脱附和吸附过程中，Mg₂Ni(Cu)之间的稳定可逆性得到了很好的保持，且其可逆储氢容量达到6.1 wt.%，容量保持率为95%。综上，该项研究拓展了太阳辐照下金属氢化物合金化策略的功能性，对设计高效的光热-催化太阳能驱动的可逆储氢系统具有指导意义。

Atomic reconstruction for realizing stable solar-driven reversible hydrogen storage of magnesium hydride. Nature Communications, 2024. DOI: 10.1038/s41467-024-47077-y