文档介绍：镁及其合金储氢性能的计算研究中文摘要物理化学专业硕士研究生李树非指导教师甘利华副教授在、、蚇粼拥腗砻媸蔽锢砦胶突蕉即嬖凇贛詎关键词:储氢密度泛函理论吸附与脱附掺杂表面扩散渗透本文采用密度泛函理论方法系统研究了氢在镁及其合金的吸附、解离、扩散和渗透行为。主要包含下面两个部分:捎妹芏确汉椒ǎ訦贛安粼右幌盗械墓山鹗舻腗砻娴奈叫形进行了研究。结果表明,在、、、和掺杂的表面只存在物理吸附:掺杂表面解离的能垒均低于表面。解离后的谆皆谝韵氯至诮目位:掺杂表面的位;掺杂表面的唬黄溆嗖粼覯砻娴膄—位。计算结果显示,、伽、掺杂在表面可有效改善的吸附与解离性能。捎妹芏确汉砺鄯椒ǎ郧庠贛肮山鹗舨粼拥腗谋砻婕澳诓康奈健⒗散及渗透行为进行了研究。计算结果表明,过渡金属掺杂在热力学上是有利的,掺杂金属与镁之间有明显的电荷转移。飨蛴谖皆贛砻嬉约安粼覯砻娴难ㄎ唬琀在表面的穴位之间的扩散以及在掺杂原子附近的穴位之间的扩散都是比较容易进行的,但是在不同金属原子穴位之间的扩散是比较困难的。纳嘎肪兑览涤诓粼釉拥奈恢谩U迳峡矗杂和对于的储氢性能有显著的改善,而掺杂对于的储氢性能没有实质性的效果。这些结果与实验上发现在镁中掺杂和能有效的改变镁吸附/脱附氢性能相一致,也为掺杂元素的选择提供了良好指导。摘要
廿蚴波緎膒蔯篠Ⅳ:┮籦珊齣觚锄雋钯恤觚,加鲫‰;彻陋鷇髓翻..穑甦脑、伽謔拂纎蒬齞癘穉斌,珻伊,.锄觚一,,,琈锄撕星遝甌鹏龊纍比Ⅸ卸畁賗眔鷇╟.禷扌呢∞.绷佗瓶鷄酣玎陀;犯,猣猟琕【,觚齞叩锄遝锄騦鷇砬齞,啊狮鉨黟璐:辭印.〩·瞖鮥癳阂赾·—Ⅱ.鏰Ⅱ.甌,∞籺、,靶甿鲫Ⅱ忙
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第一章前言未来重要能源一氢能常见的储氢方式主要能源。因为:氢能来源丰富一地球表面被水覆盖面积达%;氢能是最环保的能源一燃烧后产物只有水,实现了零污染;氢能燃烧时放出的热量高。不难想业储氢方法主要有【浚高压储氢一室温下通过一定压力将氢气压缩到高压容器高压低温吸附储氢一低温或高压下氢气能吸附在多孔材料表面上如活性碳、碳纳近年来煤、石油天然气等化石燃料因过分开采而日趋枯竭,能源出现了严重的危机【¨。同时这些燃料燃烧时所放出的各种有害物质对人类的生存环境造成了非常巨大的威胁,严重影响着人类的生存。随着社会的进步,能源的需求量越来越大,因此,开发新的高密度、洁净的能源迫在眉睫。在太阳能、风能、地热能、海洋能、生物能、氢能等诸多新型可再生能源中,氢能最可能成为未来人类的最象,氢能是一种富有应用前景的能源形式。早在上个世纪中后期,世界各发达国家纷纷制定氢能发展计划。日本早在年就启动“新阳光”计划,大力开展氢能技术的研究;欧洲则希望在短期实现汽车上运用氢燃料代替石油燃料【浚涑て谀勘晔乔饽艹晌N蠢吹闹饕D茉矗荒壳懊拦源部对储氢材料长远指标设定为储氢质量容量达到ィ寤萘看锏埏..,这样的燃料电池驱动的装置足可以替代石油驱动的装置【弧N颐强以想象,随着科学技术的不断进步,氢能的应用会离我们越来越近。世纪氢能将转化成各种常见的能源走进人们的生产生活中与电力将一同形成最主要能源支柱【。在面临资源枯竭和环境保护的双重压力下,人类必须寻求与开发新的能源形式。氢是一种很有前途的能源载体。研究显示,馄哪芰坑蝇的汽油产生的能量相当。然而,在标准气压和室温条件下氢的密度很小,体积以上的氢气燃烧释放的能量才可以与寤钠腿忌帐头诺哪芰肯嗟薄R虼耍饽应用过程一个具挑战性的技术障碍就是怎样实现经济安全的高容量储存。传统工中;臀麓⑶;梢禾⒋嬖诰热萜髦校米管等材料上。但上面的方法均存在不足之处:高压储氢安全性差储氢量低;低温储氢需要的绝热材料要求较高,消耗的能量高;低温吸附储氢放氢困难,很难实用化;而高压吸附储氢制备技术目前还不成熟,并且制备成本昂贵。于是人们
量较低只有艺庑┎牧鲜褂贸杀窘细摺/⑶饬靠纱.㈣取抢胱有突衔铮涔⊥溜缒档湫痛硎荓【,主要成分,,开始寻找一种新的储氢方法与技术。美国布鲁克一海文实验室的和在年,发现了辖鹩写⑶馓匦裕琹旰笥址⑾至薚⑶夂辖稹,剐。年试验室发现辖鹁哂泻芎玫拇⑶庑阅堋】。金属氢化物储氢材料的研究由此拉开了序幕。用这种固态储氢方法储氢,有效体积储氢密度为标准状态下氢气的倍左右,且生成氢纯度高,承装容器简单。目前研制成功的储氢合金按金属分类主要稀土镧镍系、钛铁系、锆系、镁系点是活化容易,平衡压力适中且平坦,抗杂质气体中毒性能好,适合室温操作。,惴河糜谀獾绯亍T贜绯夭牧弦训玫搅斯惴旱挠τ谩H钡闶谴⑶馊鹗纛延雂区和区很多金属都可以形成合金【】,常见的有钛铬、钛锰、钛铁、钛镍、钛铜等合金。是钛铁系中的典型代表,由美国家实验室首先发明,价格低,室温下可进行可逆储放氢;缺点是