近年来,氢能技术的快速发展对能量转换效率、运行能耗与材料稳定性提出了更高要求。氢在材料与界面中的转移和传输动力学直接决定上述关键性能,是突破氢能系统效率瓶颈、实现高效氢能利用的核心科学问题。氢能系统涉及质子、氢自由基及氢负离子等多种存在形式,其在电化学界面、功能隔膜和陶瓷材料中的微观动力学过程复杂,相关机制的精准解析仍面临重要挑战。该领域的理论研究经历了从基于Marcus理论框架的唯象描述,到全原子尺度模拟,再到引入核量子效应的发展过程,不断深化了人们对氢转移与输运规律的认识。在电化学体系中,静电场、界面溶剂化环境及局域水结构的动态演化,是影响氢传输行为的关键因素。如何揭示局域结构涨落与氢物种迁移之间的耦合机制,并据此发展有效调控策略,是当前研究的核心问题。本报告将介绍氢传输理论的相关难题于最新进展,并探讨其未来重要发展趋势,为新型氢能材料与器件的理性设计提供理论基础。 |