夏罗生
,
朱树红
稀有金属
doi:10.3969/j.issn.0258-7076.2013.04.004
随着燃料电池、燃料电池汽车的快速发展,LiBH4被认为是最具应用前景的储氢材料之一.然而,LiBH4吸放氢温度高以及吸放氢速率相对缓慢限制了其广泛应用.为改善LiBH4吸放氢性能,在LiBH4中添加少量Al,采用基于密度泛函理论的第一原理赝势平面波方法,计算了LiBH4合金化前后体系的氢化物形成热、H原子解离能,体系的晶体与电子结构.氢化物形成热、H原子解离能计算结果发现:Al合金化后体系相结构稳定性变差,体系解氢过程中所吸收的热量减少,H原子解离能减小,体系解氢能力增强.电子态密度(DOS)、电子密度和Mulliken电子占据数的结果表明:LiBH4结构稳定、解氢困难的电子结构原因是B-H之间较强的共价键,Al对LiBH4体系解氢性能增强主要是Al-LiBH4体系Fermi能级附近能隙值发生变化以及Li-BH,B-H间成键作用减弱.理论上揭示Al添加改善LiBH4体系解氢性能的微观机制,为LiBH4实际应用提供理论指导.
关键词:
赝势平面波
,
LiBH4
,
解氢能力
,
电子结构
张健
,
周惦武
,
彭平
,
刘金水
稀有金属材料与工程
采用基于密度泛函理论的第一原理赝势平面波方法,计算了Cu合金化前后Mg2Ni相及其氢化物的能量与电子结构.负合金形成热的计算结果表明:Cu合金化Mg2Ni形成Mg2Ni(Ⅱ)"1-xCu(x=1/3)的相结构稳定性最高,两个Cu原子最易占据Ni(Ⅱ)的(0,0.5,0.166 67)与(0.5,0,0.5)位置;进一步对其氢化物的解氢反应热进行计算,发现Cu合金化后,氢化物体系解氢反应热与合金化前相比,明显降低,表明Cu合金化Mg2Ni氢化物的解氢能力增强;电子态密度(DOS)与电子密度的计算结果发现:Mg2Ni(Ⅱ)" 1-xCux(x=1/3)相结构最稳定的主要原因在于:Cu合金化后氢化物在费米能级处的成键电子数N(EF)与其它结构相比最少;而Cu合金化Mg2Ni氢化物解氢能力增强的主要原因在于:Cu合金化削弱了氢化物中Mg-Ni和Ni-H间的成键作用以及相应原子在低能级区成键电子数的减少.
关键词:
Mg2Ni相
,
Mg2NiH4
,
赝势平面波方法
,
解氢反应热
,
解氢能力
,
电子结构
王楠
,
侯华
,
赵宇宏
,
杨晓敏
,
傅利
,
文志勤
,
韩培德
稀有金属材料与工程
采用基于密度泛函理论的第一性原理赝势平面波方法,计算Ti掺杂Mg2Ni储氢合金及其氢化物的能量和电子结构.计算结果表明:在掺杂浓度为0≤x≤0.5的情况下,Ti优先占据Mg(Ⅱ)位,Ti的掺杂使Mg2Ni合金稳定性降低,且随着掺杂浓度的升高,对稳定性的削弱效果逐渐增强.六方结构的固溶体合金Mg(2-x)TixNi(0≤x≤0.5)相对于立方结构的Mg3TiNi2化合物呈现热力学不稳定性,极易分解为Mg3TiNi2和Mg2Ni组成的复合相.Ti的掺杂使低能级区域的成键电子数减少,削弱了H-Ni的成键作用,提高了Mg2Ni氢化物的解氢能力.
关键词:
Mg2Ni
,
Mg3TiNi2
,
相结构稳定性
,
解氢能力
