Abstract In the present study, the crystal structure, phonon dispersion curves, stability, de/hydrogenation thermodynamic and kinetic properties of Perovskite MgCoH3 hydride under biaxial compression strain conditions were studied using the density functional theory (DFT) calculations. Our findings show that the biaxial strains played a key role in improving the de/absorption thermodynamic properties of MgCoH3 compound. Precisely, the formation energy shifted from −71.30 kJ mol−1 per H2 for unstrained MgCoH3 to −37.29 kJ mol−1 per H2 under the compression of −6% strain and the desorption temperature also decrease to 285.34 K compared with 545.52 K for free strained MgCoH3, which is close to optimum values for the practical application (289–393 K and −40 kJ mol−1 per H2). Noteworthy, the diffusion barrier energy of hydrogen atom in strained MgCoH3 is also calculated using the nudged elastic band method (NEB) and the obtained values decrease with the strain magnitude, which can accelerate the kinetic of hydrogenation process of MgCoH3. In addition, the band structures, phonon dispersion curves, the corresponding partial and total phonon density of states, also the thermal properties including the specific heat capacity, entropy and phonon free energy in terms of temperature with the variation of strain magnitude are predicted within the harmonic approximation. The analysis of phonons results revealed that crystal structure of MgCoH3 is dynamically and mechanically stable.

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应变效应下钙钛矿型MgCoH₃的储氢性能

摘要 在本研究中，使用密度泛函理论（DFT）计算研究了钙钛矿 MgCoH3 氢化物在双轴压缩应变条件下的晶体结构、声子色散曲线、稳定性、脱氢热力学和动力学性质。我们的研究结果表明，双轴应变在改善 MgCoH3 化合物的解吸热力学性能方面发挥了关键作用。准确地说，在-6％应变压缩下，形成能从无应变的 MgCoH3 的 -71.30 kJ mol-1/H2 转变为 -37.29 kJ mol-1/H2，解吸温度也降低至 285.34 K，而游离的 545.52 K应变 MgCoH3，接近实际应用的最佳值（每 H2 为 289-393 K 和 -40 kJ mol-1）。值得注意的是，应变后的 MgCoH3 中氢原子的扩散势垒能也用轻推弹力带法 (NEB) 计算，得到的值随着应变的大小而减小，这可以加速 MgCoH3 的加氢过程的动力学。此外，还预测了能带结构、声子色散曲线、相应的部分和总声子态密度，还预测了热性质，包括比热容、熵和声子自由能随温度随应变幅值的变化。谐波近似。声子结果分析表明，MgCoH3 的晶体结构是动态和机械稳定的。可以加速MgCoH3加氢过程的动力学。此外，还预测了能带结构、声子色散曲线、相应的部分和总声子态密度，还预测了热性质，包括比热容、熵和声子自由能随温度随应变幅值的变化。谐波近似。声子结果分析表明，MgCoH3 的晶体结构是动态和机械稳定的。可以加速MgCoH3加氢过程的动力学。此外，还预测了能带结构、声子色散曲线、相应的部分和总声子态密度，还预测了热性质，包括比热容、熵和声子自由能随温度随应变幅值的变化。谐波近似。声子结果分析表明，MgCoH3 的晶体结构是动态和机械稳定的。熵和声子自由能在温度方面随着应变幅度的变化在谐波近似内预测。声子结果分析表明，MgCoH3 的晶体结构是动态和机械稳定的。熵和声子自由能在温度方面随着应变幅度的变化在谐波近似内预测。声子结果分析表明，MgCoH3 的晶体结构是动态和机械稳定的。