發(fā)布時(shí)間：2020-06-25 15:21

【摘要】：本論文采用第一性原理計(jì)算方法結(jié)合巨正則蒙特卡洛方法,對幾種典型的新型儲氫材料進(jìn)行了理論模擬計(jì)算。本文主要研究內(nèi)容大致分為兩部分。第一部分研究了較為熱門的絡(luò)合物NaAlH4和LiBH4,發(fā)現(xiàn)摻雜手段可在一定程度上解決其釋氫難的問題;第二部分研究了金屬有機(jī)框架材料MOF-5氫氣存儲量低的問題,對實(shí)驗(yàn)制備具有重要指導(dǎo)意義。對LiBH4的釋氫,研究了 Nb在它的(010)表面的催化放氫過程。發(fā)現(xiàn)Nb元素在絡(luò)合物表面最穩(wěn)定吸附位是B原子的頂位,其次是兩個(gè)B原子的橋位。表面都有NbH2和NbB2相生成。Nb原子對B原子有電子給體作用,使得B原子的電負(fù)極性減弱。這有利于H原子的脫離。對NaAlH4釋氫,首先研究了 Ti和Nb在其塊體材料和(001)表面的催化。Ti和Nb在塊體材料中,主要占據(jù)Al位,且周圍H空穴的存在對Ti和Nb的摻雜占位具有重要作用。Ti和Nb在表面時(shí)都趨向于占據(jù)次表層及以下層間隙位。Ti(Nb)摻雜 NaAlH4 時(shí),有 TiAlx(NbAlx)相和 TiHx(NbHx)相生成。其次主要研究了 Li2Ti和K2Ti共摻雜NaAlH4。Ti-H相強(qiáng)度在Li2Ti摻雜體系中強(qiáng)于K2Ti摻雜,而Ti-Al相強(qiáng)度在K2Ti摻雜體系中強(qiáng)于Li2Ti摻雜。對MOF-5的吸氫,在77 K和297 K下,當(dāng)壓強(qiáng)高于一定值,摻雜了有機(jī)鏈體的MOFs比純凈MOF-5具有更好的吸氫效果。與MOF-5中原始的BDC鏈相比,ADC鏈具有更多的活躍電子,可以極化周圍的H原子或者H2分子。ADC鏈體的長度較長,引入了更大的孔徑,減少了氫氣吸附過程中的位阻效應(yīng)。Ni和Ca摻雜MOF-5沒有表現(xiàn)出現(xiàn)明顯的促進(jìn)氫氣吸收的效果。
【學(xué)位授予單位】：北京科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TB34
【圖文】：

金材料被廣泛應(yīng)用于氫氣的固態(tài)存儲，化學(xué)電源等領(lǐng)域，不但能滿足人類的逡逑能源供給同時(shí)安全性能良好。按照儲氫體積密度（ｋｇ／ｍ３）和儲氫質(zhì)量分?jǐn)?shù)逡逑（ｗｔ％）兩條標(biāo)準(zhǔn)界定了部分儲氫材料的儲氫性能。圖１－２中給出了部分儲逡逑氫材料儲氫性能及機(jī)理研宄較為透徹的幾種儲氫材料的儲氫能力方面的對逡逑比。逡逑－２－逡逑

邐．Ａ逡逑媝逡逑Ｉ邋Ｈｙｄｒｏｇｅｎ邋ｓｔａｔｉｏｎ；邋．邋＾ｑｏｖｅｒｎｍｅｒｉｔ逡逑圖１－１東京Yg運(yùn)會奧運(yùn)村氫能利用系統(tǒng)示意圖。圖片來源于氫能源網(wǎng)逡逑ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｃｈｉｎａ－ｈｙｄｒｏｇｅｎ．ｏｒｇ／ｈｙｄｒｏｇｅｎ／ｍｉｘ／２０１５－０１－２３／３７５３．ｈｔｍｌ逡逑在氫能如此被看好的情形下，經(jīng)過眾多科研人員的努力，氫氣的制備技逡逑術(shù)己經(jīng)取得了很大的突破�，F(xiàn)有的主要制備方法以物理法，化學(xué)法和生物法逡逑為主�，F(xiàn)在工業(yè)上廣泛應(yīng)用的是化學(xué)法，典型的制作方法有電解水制氫，該逡逑項(xiàng)技術(shù)雖然發(fā)展成熟，但是成本過高，氫氣產(chǎn)出效率低下，并不被推崇。甲逡逑醇裂解法制氫，因原料豐富，制取溫度低等優(yōu)點(diǎn)受到很多國家的關(guān)注。除此逡逑之外，還有水蒸氣／鐵法制氫，甲烷裂解制氫，熱化學(xué)分解法制氫等。氫氣的逡逑存儲方面，傳統(tǒng)的高壓氣瓶或液態(tài)儲氫既不安全也不經(jīng)濟(jì)，科研人員經(jīng)過了逡逑大量的調(diào)研和實(shí)驗(yàn)

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2729339