1、氫,在宇宙中含量豐富,可以再生,燃燒后的生成物只有水,是一種理想的綠色無污染的二次能源。21世紀也被稱為氫能源的時代,對氫能源的開發(fā)和利用成為了非常重要的課題。但是,氫氣在常溫下易泄漏,易爆炸,難于儲存和運輸,因此對于儲氫材料的開發(fā)便成為科研工作者關注的焦點和研究的熱點。
　　 本文以A2B型鎂基儲氫材料Mg2Ni為研究對象,采用密度泛函理論(DFT)的第一性原理平面波贗勢(PWP)方法。研究了Mg2Ni及其低溫相氫化物的晶體結

2、構、電子密度分布、態(tài)密度分布和氫化過程的焓變。并且分別研究了使用B、Cu原子分別取代合金中的Mg、Ni原子對合金改性的方法,討論了取代前后儲氫合金及其氫化物在晶體結構、電子密度分布、態(tài)密度分布和氫化過程的焓變等性質上的變化,并以此為依據(jù)來評價“取代法”對合金改性的效果。本論文的研究內容主要分為以下四個部分。
　　 第一部分,對Mg2Ni及其氫化物的晶體結構、電子密度分布、態(tài)密度分布和氫化過程的焓變等性質的理論研究。發(fā)現(xiàn)在MgaN

3、i中沿著晶胞a軸方向Ni-Ni的相互作用最強,在氫化物中H原子與Ni原子的相互作用很強,導致氫化物脫氫困難,和Jasen的計算結果一致。并計算了Mg2Ni合金氫化反應生成低溫相氫化物的反應焓變?yōu)?51.2781kJ／mol(H2),吸氫過程的焓變較高也是導致氫化物穩(wěn)定性高的因為。
　　 第二和第三部分,分別研究了使用電負性較大的B和使用電負性較小的Cu原子對Mg2Ni合金的取代改性,并討論了取代前后儲氫合金及其氫化物在晶體結構、

4、電子密度分布、態(tài)密度分布和氫化過程的焓變等性質上的變化。使用B原子取代Mg原子后,B原子和Ni原子之間的相互作用較強,導致氫化物中的Ni-H間的相互作用被削弱。由于B原子的電負性較大,使Ni原子外層電子偏移,減弱了Ni原子和H之間的相互作用,導致合金儲氫容量降低。并且吸放氫過程的能量變化明顯改善,使氫化過程的平衡氫壓升高,穩(wěn)定性降低。使用Cu原子取代Ni原子后,Cu的電負性比Ni小,Cu對H的吸附能力較Ni對H的吸附能力差,H-Cu原子

5、間相互作用力較原來H-Ni原子間作用相比有所減弱,導致Cu-Mg2NiH4體系變得不穩(wěn)定,降低脫氫溫度,對放氫比較有利。從理論上闡明了對Mg2Ni合金取代改性的可行性。
　　 第四部分,研究了B取代Mg,同時Cu取代Ni得到的合金的晶體結構、電子密度分布、態(tài)密度等性質。雙取代以后晶胞體積改變大小適中,也既能增大貯氫能力并且比Cu—Mg2Ni晶胞不容易粉化,并且晶胞整體的穩(wěn)定性有所降低了,雙取代優(yōu)于單取代。
　　 本論文的

6、創(chuàng)新之處:
　　 1.對儲氫合金Mg2Ni及其低溫相氫化物LT-Mg2NiH4的晶體結構、電子結構以及能量進行理論計算,發(fā)現(xiàn)H、Ni原子間發(fā)生了較強的相互作用,從理論上解釋了低溫相氫化物脫氫困難的因為。
　　 2.通過理論計算,說明了使用B或Cu原子對Mg2Ni晶體中的Mg、Ni原子進行替代后生成的新合金的晶體結構的變化,以及電子結構的變化,并說明了取代后生成的新型合金的特性。
　　 3.研究了新型合金B(yǎng)-Mg2