本项目属于金属材料科学基础领域。氢储能是实现能源互联互通的重要支撑。固态储氢技术在体积储氢密度和安全性方面优势突出。针对车载储能材料的应用要求，尚存在国际共性难题：储氢可逆性有待突破，循环稳定性有待提高，成本有待于降低。针对储氢合金的吸放氢温度高、速度慢、寿命短、多数合金需要活化处理等瓶颈与难点问题，项目组在国家自然科学基金等项目支持下，以含氢镁基稀土多元系合金为对象，利用高分辨电镜、同步辐射技术结合第一性原理计算、热力学和动力学计算，在微/介/宏观尺度上研究了Mg-Ni-RE (La, Nd, Ce,Y)合金吸放氢反应“热力学机制”和“动力学机理”，揭示了物相形成和转变的热力学条件，建立了气固相反应动力学模型，阐明了其吸放氢机理，实现对镁-镍-稀土系等系列材料的储氢性能预报和快速优化设计，并开发了一系列新型高性能储氢材料，取得了以下原创性成果：（1）在微/介/宏观尺度上研究了Mg-Ni-RE (La, Nd, Ce,Y)合金吸放氢反应热力学机制，结合全局最稳定相平衡算法和热力学性质等值线的计算方法，实现了多元多相体系中稳定和亚稳反应相平衡的定量预测，阐明了晶体结构和界面能对物相稳定性的影响规律，成功用于镁基多元储氢合金体系在“成分-温度-压力”多维空间中的性能寻优。（2）将多因素影响的全过程表达为时间、温度、压力、粒子半径、反应层密度和升温速率的显函数，建立了多因素气固相反应动力学和自催化形核长大动力学两种定量模型，揭示了镁合金氢化反应动力学机理，实现了“特征时间”新概念对各物理参数的定量描述和复杂反应动力学机理的理论预报。（3）通过H-Mg-Ni-RE(La, Nd, Ce, Y)多元系的热力学描述准确预测了镁合金的“温度-成分-平衡氢压”的相互关系，运用气-固相反应过程动力学新模型揭示了吸/放氢反应的动力学机理，阐明了循环过程中的氢诱导催化相原位生成机理和循环寿命衰减机制，指导了长寿命镁基储氢合金的开发，实现了镁基储氢合金的应用突破。本项目共发表SCI收录论文136篇，SCI他引 1107次，2篇次ESI高被引论文。8篇代表作共计SCI他引192次，单篇最高SCI他引48次，3篇 “TOP25 hottest papers”。受到MIT的M. S. Dresselhaus 教授（美国科学院/工程院院士）等50余位Fellow 和院士在内的约200余国内外研究单位正引本项目成果，美国材料信息学会、美国CompuTherm LLC公司等国际知名机构采纳本项目建立的热力学数据库，用于全球数百家科研机构、知名高校及企业，为开发高品质储氢合金提供了坚实的理论基础。项目组成员担任第四届中美能源会议执行主席；国际和国内会议大会特邀报告各4次。1 人入选国家优秀青年基金，1 人入选全国百篇优秀论文奖，1 人入选上海市优秀博士论文，1 人入选中国科协青年人才托举工程。