環(huán)境的日益惡化和化石能源的有限使用使得開發(fā)環(huán)保、清潔、可再生的儲能設(shè)備和新型能源成為當(dāng)前任務(wù)之急。氫能作為一種可貯存、無污染、可再生的優(yōu)質(zhì)新型能源,是化石能源的理想替代品,受到全球范圍內(nèi)的廣泛關(guān)注和重視。電解水將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能,氫燃料電池則將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能,從而使氫能得以循環(huán)使用。目前,電解水制氫中存在析氫（HER）過電位過大引起的高能耗、高成本和易腐蝕等問題,限制了電解水技術(shù)的大規(guī)模發(fā)展。此外,堿性膜燃料電池陽極氫氧化（HOR）存在反應(yīng)速率低、催化劑成本高且穩(wěn)定性低等問題,制約了燃料電池的發(fā)展�；谏鲜鲈�,為獲得高效、穩(wěn)定、價廉的HER/HOR催化劑,本文采用密度泛函理論,以金屬-金屬氧化物復(fù)合催化劑為研究對象,計算其催化HER/HOR活性,及其活性提升的本質(zhì)原因,為進一步開發(fā)設(shè)計高活性催化劑提供理論指導(dǎo)。本文主要包含以下兩方面的研究工作:一是構(gòu)建了5種過渡金屬氧化物與金屬Ni的復(fù)合催化劑MO/Ni（001）（M=Ti、Mn、Fe、Co、Zn）,探究金屬氧化物與金屬間相互作用,氧化物、及其過渡金屬種類對MO/Ni（001）催化劑HER催化活性的影響機理。幾何、電子結(jié)構(gòu)表明:氧化... 

【文章來源】：重慶大學(xué)重慶市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：59 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

金屬-氫鍵的強度及析氫活性火山關(guān)系曲線

是根據(jù)電化學(xué)反應(yīng)原理，將儲存在 H2和 O2中的化學(xué)能直接、高效、零污染地轉(zhuǎn)換為電能的化學(xué)能源裝置（如圖1.2 所示）。以 H2-O2燃料電池為例，陽極側(cè) H2發(fā)生氧化反應(yīng)，2 個 H2分子在氧化過程(HOR)中釋放出 4 個電子，由于電勢差，這些電子經(jīng)外電路進入陰極；在陰極

和電子結(jié)構(gòu)的影響，分析五種金屬氧化物與金屬基底相互作用后電子結(jié)構(gòu)的。并計算了不同復(fù)合催化劑的 H 吸附能（Eads）和吉布斯自由能（ΔGH*），且金屬氧化物-金屬相互作用與其 HER 催化活性間的構(gòu)效關(guān)系，并篩選出活性最 MO/Ni(001)復(fù)合催化劑，為設(shè)計和研發(fā)高活性、高穩(wěn)定性的 HER 催化劑提供指導(dǎo)。3.2 計算方法和模型本文全部計算工作在 VASP ( Vienna Ab-initio Simulation Package )軟件包中[95]。采用投影綴加平面波贗勢（PAW）描述離子實與價電子層的相互作用[96]及廣義梯度近似 GGA-PBE 計算涉及電子間相互用作的交換相關(guān)能。截斷能設(shè)00 eV，所有的模型采用 1×1×1 的 Monkhorst-Pack K 點結(jié)構(gòu)優(yōu)化，其中復(fù)合模固定底部一層，其它原子和吸附物種馳豫。采用 3×3×1 的 Monkhorst-Pack K算單點能及電子結(jié)構(gòu)�？紤]自旋，能量和原子上力的收斂精度分別為 10-4eV.05 eV/ 。

【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
[1]銥基燃料電池氫氧化催化劑的研究[D]. 廖建華.重慶大學(xué) 2016
[2]鎳基合金催化劑析氫活性的密度泛函計算研究[D]. 胡琳萍.重慶大學(xué) 2016



本文編號：3523265