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《高密度儲氫材料設計與儲氫機制研究.pdf》由會員上傳分享,免費在線閱讀,更多相關內容在學術論文-天天文庫。
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5、icsandOptoelectronicsProgramCondensedMatterPhysicsSpecializationComputationalPhysicsDegreeDoctorofPhilosophyUniversityXiangtanUniversityDateMay11th,2016湘潭大學博士畢業(yè)論文3湘潭大學博士畢業(yè)論文摘要氫能因其燃燒熱值高、儲量豐富、無毒無污染,是21世紀最有希望替代化石燃料的綠色可持續(xù)發(fā)展能源之一。然而氫能的存儲問題是制約氫能經(jīng)濟化的關鍵,因此尋找一種安全、高效、價廉的儲氫材料對于發(fā)展氫能經(jīng)濟異
6、常重要。氣態(tài)儲氫需要極其耐高壓的鋼瓶,且其質量密度和體積密度較低,而液態(tài)儲氫需要低溫條件,能耗非常高,成本高,這兩種儲氫方式并不適合廣泛應用于氫能的儲存。固態(tài)儲氫具有安全、能量密度高、成本相對經(jīng)濟的優(yōu)點,是良好的儲氫方式,而低維納米材料是固態(tài)儲氫材料中的佼佼者。純凈低維納米材料與氫分子的作用較弱,吸附能一般低于0.1eV,通過物理作用來完成吸附,普遍存在儲氫量低、儲存過程需要低溫的缺點。采用金屬原子特別是過渡金屬原子修飾是改善和提高低維納米材料儲氫性能的好方法。在金屬原子修飾的低維納米材料中,金屬原子扮演著吸附氫分子的角色,材料的儲氫性能往
7、往取決于金屬原子的儲氫能力,而低維納米材料起到分散金屬原子的作用,需要具有質量輕、孔洞多、比表面積大等特點,同時還需要與金屬原子的吸附作用強,避免金屬原子因團聚而導致材料的儲氫量下降。然而金屬原子修飾的低維納米結構儲氫材料的研究還存在幾個未解決的問題:金屬原子自身的儲氫性能和儲氫機制還不清晰,襯底材料對金屬原子儲氫的影響還不明確,同時設計高密度儲氫材料的思路還不明朗?;诖?,本文從實際出發(fā),主要研究內容如下:3一、采用基于密度泛函理論的Dmol軟件包,研究了金屬原子的儲氫能力和儲氫機制。研究發(fā)現(xiàn)單個堿金屬原子和堿土金屬原子并不具備吸附氫分子
8、的能力,當擺放一對氫分子在金屬原子的附近,結構充分馳豫后,氫分子逃離金屬原子,距離達到4?以上。而對于過渡金屬原子則相反,部分過渡金屬原子如Sc、Ti、V、Fe、Y、Zr、Nb、