9月4日消息，arXiv 9月4日收录的一项密度泛函理论（DFT）研究（编号2609.04605）系统评估了碱金属功能化二维C5N单层的储氢潜力。计算表明，原始C5N单层对氢分子（H2）的吸附较弱，无法满足储氢材料的实用要求；而用锂、钠、钾等轻碱金属功能化后，材料的氢吸附能力显著增强。

研究团队的计算结果显示，C5N单层最多可以稳定容纳六个碱金属掺杂原子，其结合能高于相应金属体材料的内聚能，排除了金属原子团聚失活的风险——这是评估掺杂型储氢材料可行性的核心判据之一。碱金属原子修饰后带正电，可通过极化机制增强对H2分子的吸附，使吸附强度落在理想储氢窗口（既足够强以吸附、又足够弱以可逆释放）内。

氢能储运是氢能产业链中尚未成熟的关键环节。目前主流的700bar高压气态储氢依赖重型容器，而固态储氢材料若能兼顾重量储氢密度与可逆性，将显著降低车载和分布式储氢成本。二维材料掺杂碱金属的理论储氢密度此前在石墨烯、C3N等体系中已有大量研究，C5N作为氮含量适中的新成员，为这一材料家族增添了新的候选。

需要指出的是，该结论目前限于理论计算层面，实验合成可控掺杂密度的C5N单层并验证循环储氢性能仍需后续工作验证。 （来源：arXiv）