隨著傳統(tǒng)能源（煤、石油、天然氣）的逐漸枯竭,環(huán)境問題、能源問題越來越嚴(yán)重。尋找和利用環(huán)境友好、可再生的清潔能源是目前人類面臨的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。氫能源有著很高的能量密度,燃燒無污染,被普遍認(rèn)為是一種理想的清’潔能源。氫能源的主要技術(shù)包括:（1）利用太陽(yáng)能制取氫氣,（2）氫氣存儲(chǔ)（儲(chǔ)氫材料）,（3）氫燃料電池的應(yīng)用。本論文研究的是儲(chǔ)氫材料,包含5章內(nèi)容。在第1章,我們首先介紹了第一性原理和密度泛函理論,然后介紹了常用的量化軟件VASP,最后介紹了能壘的計(jì)算方法。在第2章,我們首先介紹了氫經(jīng)濟(jì)、氫能源的基本概念,以及實(shí)際應(yīng)用（美國(guó)能源部DOE）對(duì)儲(chǔ)氫材料的具體要求。其次,我們介紹了儲(chǔ)氫材料跟氫氣之間的相互作用,介紹了吸氫和脫氫反應(yīng)的基本概念（氫容量、熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)、反應(yīng)焓變/脫氫能、反應(yīng)能壘等）。第三,我們介紹了傳統(tǒng)金屬氫化物、復(fù)雜金屬氫化物、化學(xué)氫化物、多孔材料等作為儲(chǔ)氫材料的研究現(xiàn)狀。第四,我們列舉了調(diào)制儲(chǔ)氫材料的儲(chǔ)氫性能的方法（降低材料尺寸、添加催化劑等）。第五,我們介紹了儲(chǔ)氫材料在實(shí)際應(yīng)用中涉及到的其它參數(shù)（有效氫容量、總體效率、氫氣的純度、循環(huán)使用次數(shù)等）。最后,我們列舉了儲(chǔ)氫材料在理論... 

【文章來源】：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：143 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 理論計(jì)算方法簡(jiǎn)介
    1.1 第一性原理簡(jiǎn)介
    1.2 密度泛函理論簡(jiǎn)介
    1.3 交換相關(guān)泛函簡(jiǎn)介
    1.4 常用的量化軟件VASP
    1.5 能壘的計(jì)算方法
    1.6 參考文獻(xiàn)
第2章 儲(chǔ)氫材料的背景介紹
    2.1 氫能源的簡(jiǎn)單介紹
    2.2 儲(chǔ)氫材料的目標(biāo):重要參數(shù)
    2.3 儲(chǔ)氫材料的分類
        2.3.1 儲(chǔ)氫材料跟氫氣的相互作用
        2.3.2 儲(chǔ)氫材料的物理狀態(tài)
        2.3.3 儲(chǔ)氫材料的熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)性質(zhì)
    2.4 儲(chǔ)氫材料的分類
        2.4.1 傳統(tǒng)金屬氫化物
        2.4.2 復(fù)雜金屬氫化物
        2.4.3 化學(xué)氫化物
        2.4.4 吸附劑
    2.5 儲(chǔ)氫材料的性能調(diào)制
        2.5.1 改變儲(chǔ)氫材料的熱力學(xué)性能
        2.5.2 改變儲(chǔ)氫材料的動(dòng)力學(xué)性能
    2.6 儲(chǔ)氫材料的實(shí)際應(yīng)用
        2.6.1 有效氫容量
        2.6.2 總體效率
        2.6.3 氫氣的純度
        2.6.4 循環(huán)使用次數(shù)
    2.7 儲(chǔ)氫材料的理論計(jì)算
        2.7.1 體材料
        2.7.2 團(tuán)簇
        2.7.3 納米線
        2.7.4 表面
    2.8 本章小結(jié)
    2.9 參考文獻(xiàn)
第3章 MgH_2納米線的儲(chǔ)氫性質(zhì)
    3.1 MgH_2儲(chǔ)氫材料的研究背景
    3.2 MgH_2納米線的實(shí)驗(yàn)進(jìn)展
    3.3 計(jì)算方法和模型
    3.4 MgH_2納米線的結(jié)果和分析
        3.4.1 MgH_2納米線的結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性
        3.4.2 MgH_2納米線的脫氫能和脫氫溫度
        3.4.3 MgH_2納米線的電荷分析
        3.4.4 計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)進(jìn)行對(duì)比
        3.4.5 MgH_2納米線的電子結(jié)構(gòu)
    3.5 本章小結(jié)
    3.6 參考文獻(xiàn)
第4章 Pd吸附的MgH_2(110)表面的脫氫反應(yīng)
    4.1 Mg/MgH_2薄膜的研究背景
        4.1.1 Mg/MgH_2薄膜作為儲(chǔ)氫材料
        4.1.2 Mg/MgH_2薄膜的其它用途
        4.1.3 反應(yīng)機(jī)理
        4.1.4 理論計(jì)算方面
        4.1.5 研究動(dòng)機(jī)
    4.2 計(jì)算方法和模型
    4.3 計(jì)算結(jié)果和分析
        4.3.1 純的MgH_2(110)表面
        4.3.2 Pd在MgH_2(110)表面的吸附和擴(kuò)散
        4.3.3 純的MgH_2(110)表面的脫氫能壘
        4.3.4 Pd吸附在次表面的脫氫能壘
        4.3.5 Pd吸附在表面的脫氫能壘
        4.3.6 討論分析:氫溢出機(jī)理
    4.4 本章小結(jié)
    4.5 參考文獻(xiàn)
第5章 金屬吸附的BC_3材料作為儲(chǔ)氫材料的理論設(shè)計(jì)
    5.1 儲(chǔ)氫材料的理論設(shè)計(jì)的背景介紹
    5.2 計(jì)算方法和模型
    5.3 計(jì)算結(jié)果和分析
        5.3.1 金屬原子在BC_3上的吸附情況
        5.3.2 BC_3/Li吸附H_2和氧容量
        5.3.3 BC_3/Ca吸附H_2和氫容量
        5.3.4 BC_3/Sc吸附H_2
        5.3.5 討論
    5.4 本章小結(jié)
    5.5 參考文獻(xiàn)
致謝
在讀期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與取得的其他研究成果


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Hydrogen——A sustainable energy carrier[J]. Kasper T.M?ller,Torben R.Jensen,Etsuo Akiba,Hai-wen Li.  Progress in Natural Science:Materials International. 2017(01)



本文編號(hào)：3431228