托木斯克理工大学核科学与工程学院的物理学家开发出一种基于控制材料缺陷结构和层级结构的新型氢能材料制备方法，使研究人员能够从传统的成分和添加剂选择转向设计具有特定储氢和输氢特性的材料。相关成果发表在《材料科学公报》上。
氢能领域长期面临的挑战之一是缺乏将材料结构与其功能特性联系起来的物理原理，金属氢化物体系的开发仍严重依赖经验性成分选择。为解决这一问题，该校科学家开发了基于原位正电子湮没谱法的新方法，可直接研究氢吸附和脱附过程中材料缺陷结构的演变。新装置可在高达5兆帕压力和900°C温度下进行实验，测量条件更接近材料实际工作环境。
该研究共同作者、实验物理系教授罗曼·拉普捷夫表示，现有大多数方法记录的是材料与氢相互作用前后的状态，忽略了过程的动态变化，而新方法可实时观察缺陷结构演变并将其与氢的积累和释放动力学联系起来，从静态"快照"转变为对材料动态过程的描述。
研究以一系列基于氢化镁的复合材料为模型对象，科学家阐明了碳纳米结构、金属有机框架、纳米级金属添加剂和金属间化合物的作用机制，这些物质能形成加速氢传输的通道并决定氢迁移的能量分布。其中纳米级镍的添加不仅产生催化作用，还会形成稳定的缺陷构型和金属间相，改变氢转移动力学并降低能垒。
另一位共同作者、实验物理系副教授维克托·库迪亚罗夫表示，研究揭示了各种添加剂在机理层面的作用，证明缺陷结构决定了吸附和解吸过程的动力学。这项工作确立了一个新原则：功能特性不由成分或添加剂组合决定，而是由运行条件下缺陷结构的受控演变决定，开启了向氢存储和运输系统预测性设计的过渡。
