journal article·2025-07Open access

The enthalpy changes for hydrogenation/dehydrogenation of Mg-based alloys

Yan Zheng, Shenglan Yang, Bin Hu, Yangfan Lu, Yan Yang, Kai Tang, Qun Luo, Bin Liu, Qian Li, Fusheng Pan

Journal of Magnesium and Alloys· Volume 13· Issue 7

Abstract

Magnesium-based hydrogen storage materials are promising candidates for hydrogen storage due to their high storage density and environmentally friendly properties. However, the high dehydrogenation enthalpy change (approximately 75 kJ/mol H 2 ) and high dehydrogenation temperature (573 K at 0.1 MPa) of MgH 2 , limits the engineering application of Mg/MgH 2 as a hydrogen storage material. This work reviews the prediction models and methods of enthalpy changes for hydriding/dehydriding (H/D) reactions in order to find out the ideas and ways to reduce them. The mechanism behind the improvement methods mainly includes two aspects, weakening Mg-H bond and compensating heat of reaction. Proceed from this, the experimental methods and enthalpy data as well as calculated values of enthalpy changes were compared systematically. Elements such as Ti, Nb, V, etc., with a small electronegativity difference compared to Mg, can reduce the hydrogenation and dehydrogenation enthalpy changes by forming strong Metal-H or Metal-Mg bonds. In addition, this review concludes with an outlook on the remaining challenge issues and prospects.
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Research context

OpenAlex topics: Hydrogen Storage and Materials · Magnesium Alloys: Properties and Applications · Ammonia Synthesis and Nitrogen Reduction

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References (100+)

Show source-provided references
1. Hanley · Renew. Sustain. Energy Rev · 2018 · 82 · 302710.1016/j.rser.2017.10.034 ↗
2. Abe · Int. J. Hydrogen Energy · 2019 · 44 · 1507210.1016/j.ijhydene.2019.04.068 ↗
3. Xu · Sustain. Energy Technol. Assess. · 2023 · 55
4. Muzi · Chem. Indust. Engineer. Prog. · 2023 · 42 · 4746
5. Chen · Chin. J. Chem. Eng. · 2021 · 29 · 110.1016/j.cjche.2020.08.024 ↗
6. Sakintuna · Int. J. Hydrogen Energy · 2007 · 32 · 112110.1016/j.ijhydene.2006.11.022 ↗
7. Li · J. Magnes. Alloys · 2021 · 9 · 222310.1016/j.jma.2021.11.003 ↗
8. Stampfer Jr · J. Am. Chem. Soc. · 1960 · 82 · 350410.1021/ja01499a006 ↗
9. Reilly Jr · Inorg. Chem. · 1968 · 7 · 225410.1021/ic50069a016 ↗
10. Paskevicius · J. Am. Chem. Soc. · 2010 · 132 · 507710.1021/ja908398u ↗
11. Luo · J. Mater. Chem. A · 2018 · 6 · 2330810.1039/C8TA06668J ↗
12. Yao · J. Mater. Sci. Technol. · 2023 · 151 · 16210.1016/j.jmst.2022.12.015 ↗
13. Zheng · J. Mater. Sci. Technol. · 2023 · 145 · 14810.1016/j.jmst.2022.10.057 ↗
14. Sun · J. Magnes. Alloys · 2024
15. Wan · J. Magnes. Alloys · 2024
16. Shen · J. Mater. Sci. Technol. · 2024 · 178 · 9010.1016/j.jmst.2023.08.039 ↗
17. Lu · J. Mater. Sci. Technol. · 2024 · 190 · 13510.1016/j.jmst.2023.11.056 ↗
18. Wu · J. Magnes. Alloys · 2025 · 13 · 61310.1016/j.jma.2024.03.025 ↗
19. Liang · Rare Met. · 2025 · 44 · 471210.1007/s12598-025-03255-5 ↗
20. Guan · Adv. Mater. · 2025
21. Sun · Int. J. Miner., Metall. Mater. · 2025
22. Li · Int. J. Hydrogen Energy · 2019 · 44 · 600710.1016/j.ijhydene.2019.01.127 ↗
23. Zou · Acta Metall. Sinica · 2024
24. Jia · J. Mater. Sci. Technol. · 2023 · 150 · 6510.1016/j.jmst.2022.11.044 ↗
25. Li · J. Magnes. Alloys · 2024 · 13 · 136410.1016/j.jma.2024.07.022 ↗
26. Zhang · Adv. Mater. · 2023 · 35
27. Hu · Adv. Sci. · 2024 · 1110.4028/b-7TThNX ↗
28. Zhang · Nat. Commun. · 2024 · 15 · 281510.1038/s41467-024-47077-y ↗
29. Guo · Scripta Mater · 2020 · 178 · 42210.1016/j.scriptamat.2019.12.016 ↗
30. Liu · J. Mater. Sci. Technol. · 2021 · 88 · 14310.1016/j.jmst.2021.01.071 ↗
31. Bao · J. Magnes. Alloys · 2024 · 12 · 405310.1016/j.jma.2022.12.010 ↗
32. Yoon · J. Magnes. Alloys · 2024 · 12 · 457410.1016/j.jma.2024.11.019 ↗
33. Luo · J. Mater. Sci. Technol. · 2019 · 35 · 211510.1016/j.jmst.2019.05.016 ↗
34. Liu · J. Magnes. Alloys · 2022 · 10 · 325010.1016/j.jma.2021.03.011 ↗
35. Yin · Int. J. Miner., Metall. Mater. · 2025
36. Luo · J. Alloys Compd. · 2020 · 814
37. Luo · J. Mater. Sci. Technol. · 2020 · 44 · 17110.1016/j.jmst.2020.01.022 ↗
38. Zhu · J. Alloys Compd. · 2018 · 731 · 78410.1016/j.jallcom.2017.10.013 ↗
39. Chen · Mater. Genome Eng. Adv. · 2025 · 3 · e8610.1002/mgea.86 ↗
40. Dai · J. Mater. Sci. Technol. · 2018 · 34 · 29110.1016/j.jmst.2017.10.007 ↗
41. Li · J. Magnes. Alloys · 2025 · 13 · 136410.1016/j.jma.2024.07.022 ↗
42. Chen · J. Magnes. Alloys · 2022 · 10 · 281710.1016/j.jma.2021.06.014 ↗
43. Gou · Mater. Genome Eng. Adv. · 2024 · 2 · e5410.1002/mgea.54 ↗
44. Raguraman · J. Magnes. Alloys · 2024 · 12 · 226710.1016/j.jma.2024.06.008 ↗
45. Wu · J. Mater. Inform · 2023 · 3 · 1210.20517/jmi.2023.10 ↗
46. Bahari-Sambran · J. Magnes. Alloys · 2024 · 12 · 193110.1016/j.jma.2024.05.019 ↗
47. Berube · Int. J. Energy Res. · 2007 · 31 · 63710.1002/er.1284 ↗
48. Tian · Int. J. Hydrogen Energy · 2021 · 46 · 4020310.1016/j.ijhydene.2021.09.212 ↗
49. Liu · Int. J. Hydrogen Energy · 2015 · 40 · 1694810.1016/j.ijhydene.2015.07.020 ↗
50. Khan · Int. J. Hydrogen Energy · 2018 · 43 · 2239110.1016/j.ijhydene.2018.10.055 ↗
51. Luo · Sci. Rep. · 2015 · 5
52. Wang · Adv. Funct. Mater. · 2024 · 34
53. Zeng · J. Alloys Compd. · 1999 · 283 · 21310.1016/S0925-8388(98)00902-5 ↗
54. Li · J. Mater. Chem. A · 2017 · 5 · 384810.1039/C6TA10090B ↗
55. Broedersz · Phys. Rev. B-Condens. Matter Mater. Phys. · 2008 · 7710.1103/PhysRevB.77.024204 ↗
56. Pozzo · Phys. Rev. B-Condens. Matter Mater. Phys. · 2008 · 77
57. Shevlin · Chem. Soc. Rev. · 2009 · 38 · 21110.1039/B815553B ↗
58. Lu · Int. J. Hydrogen Energy · 2023 · 48 · 1323610.1016/j.ijhydene.2022.12.222 ↗
59. Pozzo · Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. · 2008 · 77
60. Hector · J. Phys.: Condens. Matter · 2008 · 20
61. Liang · Appl. Phys. A · 2005 · 80 · 17310.1007/s00339-003-2382-3 ↗
62. Zhang · Comput. Phys. Commun. · 2016 · 209 · 5810.1016/j.cpc.2016.08.013 ↗
63. Miedema · Physica B+ c · 1980 · 100 · 110.1016/0378-4363(80)90054-6 ↗
64. Niessen · Calphad · 1983 · 7 · 5110.1016/0364-5916(83)90030-5 ↗
65. Bouten · J. Less Comm. Metals · 1980 · 71 · 14710.1016/0022-5088(80)90110-1 ↗
66. Miedema · Calphad · 1977 · 1 · 34110.1016/0364-5916(77)90011-6 ↗
67. Herbst · J. Alloys Compd. · 2002 · 337 · 9910.1016/S0925-8388(01)01939-9 ↗
68. Liu · Int. J. Hydrogen Energy · 2021 · 46 · 420110.1016/j.ijhydene.2020.10.195 ↗
69. Liu · Intermetallics · 2019 · 105 · 7910.1016/j.intermet.2018.10.026 ↗
70. Bakker · Prog. Mater Sci. · 1995 · 39 · 15910.1016/0079-6425(95)00001-1 ↗
71. Miedema · J. Less Common Metals · 1976 · 49 · 46310.1016/0022-5088(76)90057-6 ↗
72. Buschow · Rep. Prog. Phys. · 1982 · 45 · 93710.1088/0034-4885/45/9/001 ↗
73. Andreasen · 2004
74. Chou · Calphad · 1987 · 11 · 29310.1016/0364-5916(87)90048-4 ↗
75. Chou · Calphad · 1995 · 19 · 31510.1016/0364-5916(95)00029-E ↗
76. Toop · Trans. TMS-AIME · 1965 · 223 · 850
77. Jordan · Science · 2015 · 349 · 25510.1126/science.aaa8415 ↗
78. Carleo · Rev. Mod. Phys. · 2019 · 9110.1103/RevModPhys.91.045002 ↗
79. Greener · Nat. Rev. Mol. Cell Biol. · 2022 · 23 · 4010.1038/s41580-021-00407-0 ↗
80. Zhu · Eco-Env. Health · 2022
81. Dong · Int. J. Hydrogen Energy · 2023 · 48 · 3841210.1016/j.ijhydene.2023.06.108 ↗
82. Lu · Int. J. Hydrogen Energy · 2022 · 47 · 3458310.1016/j.ijhydene.2022.08.050 ↗
83. Ansari · Int. J. Hydrogen Energy · 2022 · 47 · 3772410.1016/j.ijhydene.2022.08.288 ↗
84. Batalović · J. Energy Storage · 2023 · 6810.1016/j.est.2023.107720 ↗
85. Morinaga · Mater. Sci. Eng., A · 2002 · 329 · 26810.1016/S0921-5093(01)01592-1 ↗
86. Muthukumar · J. Alloys Compd. · 2008 · 452 · 45610.1016/j.jallcom.2007.03.112 ↗
87. Korablov · Int. J. Hydrogen Energy · 2018 · 43 · 1680410.1016/j.ijhydene.2018.05.091 ↗
88. Mao · Chem. Eng. J. · 2021 · 41810.1016/j.cej.2021.129301 ↗
89. Wang · J. Phys. Chem. C · 2014 · 118 · 1208710.1021/jp411265b ↗
90. Komiya · J. Alloys Compd. · 2008 · 453 · 15710.1016/j.jallcom.2006.11.116 ↗
91. Ma · J. Alloys Compd. · 2017 · 691 · 92910.1016/j.jallcom.2016.08.307 ↗
92. Zolliker · Inorg. Chem. · 1985 · 24 · 417710.1021/ic00218a039 ↗
93. Zhang · Nanotechnology · 2010 · 21
94. Shao · J. Solid State Chem. · 2005 · 178 · 221110.1016/j.jssc.2005.04.036 ↗
95. Liu · Int. J. Hydrogen Energy · 2011 · 36 · 351510.1016/j.ijhydene.2010.12.049 ↗
96. Si · J. Alloys Compd. · 2013 · 581 · 24610.1016/j.jallcom.2013.07.054 ↗
97. Zhong · Int. J. Hydrogen Energy · 2014 · 39 · 332010.1016/j.ijhydene.2013.12.074 ↗
98. Kume · J. Less Comm. Metals · 1987 · 136 · 5110.1016/0022-5088(87)90008-7 ↗
99. Andreasen · Int. J. Hydrogen Energy · 2008 · 33 · 748910.1016/j.ijhydene.2008.09.095 ↗
100. Vajo · J. Phys. Chem. B · 2004 · 108 · 1397710.1021/jp040060h ↗