Hydrogen storage properties of Magnesium hydride MgH2 by ab initio calculations and kinetic Monte Carlo simulations (KMC)

Abstract

Récemment, l’hydrogène est considéré comme l’un des vecteurs énergétiques les plus prometteurs par rapport aux combustibles fossiles et le stockage de l'hydrogène dans des hydrures tel que l’hydrure de magnésium est très prometteur en raison de ses hautes capacités. Afin d'étudier le stockage d'hydrogène dans l'hydrure de magnésium (MgH2), de comprendre les mécanismes physiques sous-jacents et de proposer des approches qui améliorent ses propriétés de stockage d'hydrogène et répondent aux critères de la DoE, nous avons mené, dans cette thèse, une étude théorique des propriétés thermodynamiques à l'aide de calculs ab initio (DFT) et les propriétés cinétiques de sorption en développant un algorithme basé sur la méthode de simulation dite Monte Carlo cinétique (KMC). Les résultats obtenus montrent que le MgH2 pur a une haute stabilité, une température de désorption élevée et une cinétique d’ab/désorption d’hydrogène lente même à des pressions et températures élevées, ce qui est en accord avec les études expérimentales trouvé dans la littérature. Cependant, les simulations montrent que l’ajout de faible quantités de Ti, V, Fe, Ni et Al, la nano-structuration vers les nano-couches et/ou l’application de contraintes mécanique améliorent les propriétés thermodynamiques et cinétiques de MgH2 sans trop influencer ces hautes capacités.