使用氫能是解決當(dāng)今能源危機(jī)與環(huán)境污染問題的一個(gè)比較理想方法。氫能的大規(guī)模使用關(guān)鍵在于制造、儲(chǔ)存、使用三個(gè)環(huán)節(jié),其中的儲(chǔ)存環(huán)節(jié)里,傳統(tǒng)的儲(chǔ)氫方式安全性差而且低效,尋找新的儲(chǔ)氫方式勢(shì)在必行。大部分的金屬都能和氫氣發(fā)生反應(yīng),因此利用金屬氫化物儲(chǔ)氫一直以來都受到廣泛的關(guān)注。鈦、釩、鋯、鈮是儲(chǔ)氫合金中常見的組成元素,這些元素的在儲(chǔ)氫合金中一般能形成二氫化物。為了提高儲(chǔ)氫量,這些元素形成含氫量更高的氫化物的條件成了研究人員關(guān)注的問題,而通過計(jì)算預(yù)測(cè)這些高含量氫化物穩(wěn)定存在的條件對(duì)實(shí)驗(yàn)合成有很好的指導(dǎo)作用。第二章介紹了本文中主要用到的理論研究方法,首先闡述了基于密度泛函理論的第一性原理計(jì)算方法,然后介紹了用于結(jié)構(gòu)搜索的粒子群優(yōu)化算法,最后提供了本文使用的部分關(guān)鍵的計(jì)算參數(shù)等具體計(jì)算細(xì)節(jié)。在結(jié)構(gòu)搜索中,氫的配比最高搜索到了金屬的四氫化合物。我們需要找出同一配比的氫化物中能量最低的結(jié)構(gòu),將各個(gè)配比中的低能量結(jié)構(gòu)進(jìn)行比較,并計(jì)算出這些結(jié)構(gòu)在0到100 GPa的壓力條件下的能量變化情況,判斷它們的穩(wěn)定性。不同配比的氫化物的穩(wěn)定性可以通過它們的形成焓來比較,我們也給出了各個(gè)結(jié)構(gòu)形成焓隨化學(xué)勢(shì)在高壓條件下的變化... 

【文章頁數(shù)】：96 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 氫能的現(xiàn)狀
    1.3 金屬氫化物儲(chǔ)氫
        1.3.1 鎂基儲(chǔ)氫合金
        1.3.2 釩基儲(chǔ)氫合金
        1.3.3 AB_5型稀土系儲(chǔ)氫合金
        1.3.4 AB_2型儲(chǔ)氫合金
        1.3.5 AB型鈦鐵合金
    1.4 高壓的意義與應(yīng)用
    1.5 鈦釩鋯鈮氫化物的理論研究現(xiàn)狀
    1.6 本文的研究意義、目的和內(nèi)容
第二章 理論研究方法
    2.1 引言
    2.2 第一性原理計(jì)算
        2.2.1 絕熱近似
        2.2.2 Hohenberg-Kohn定理
        2.2.3 Kohn-Sham方程
        2.2.4 交換關(guān)聯(lián)泛函
    2.3 粒子群優(yōu)化算法
        2.3.1 全局粒子群優(yōu)化
        2.3.2 局域粒子群優(yōu)化
    2.4 計(jì)算方法
    2.5 本章小結(jié)
第三章 鈦氫體系的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)
    3.1 研究背景簡(jiǎn)介
    3.2 金屬鈦的結(jié)構(gòu)
    3.3 鈦氫體系的結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)
        3.3.1 TiH_2的結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)
        3.3.2 TiH_(2.5)的結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)
        3.3.3 TiH_3的結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)
        3.3.4 TiH_4的結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)
    3.4 鈦氫化物的性質(zhì)
        3.4.1 常壓下的穩(wěn)定性
        3.4.2 高壓下的穩(wěn)定性
        3.4.3 動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定性
        3.4.4 鈦氫化物的電子性質(zhì)
    3.5 本章小結(jié)
第四章 釩氫體系的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)
    4.1 研究背景簡(jiǎn)介
    4.2 釩氫體系的結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)
        4.2.1 VH的結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)
        4.2.2 VH_2的結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)
        4.2.3 VH_(2.5)的結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)
        4.2.4 VH_3的結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)
        4.2.5 VH_4的結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)
    4.3 釩氫化物的性質(zhì)
        4.3.1 常壓下的穩(wěn)定性
        4.3.2 高壓下的穩(wěn)定性
        4.3.3 動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定性
        4.3.4 釩氫化物的電子性質(zhì)
    4.4 本章小結(jié)
第五章 鋯氫體系的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)
    5.1 研究背景簡(jiǎn)介
    5.2 金屬鋯的結(jié)構(gòu)
    5.3 鋯氫體系的結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)
        5.3.1 ZrH_2的結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)
        5.3.2 ZrH_(2.5)的結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)
        5.3.3 ZrH_3的結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)
        5.3.4 ZrH_4的結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)
    5.4 鋯氫化物的性質(zhì)
        5.4.1 常壓下的穩(wěn)定性
        5.4.2 高壓下的穩(wěn)定性
        5.4.3 動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定性
        5.4.4 鋯氫化物的電子性質(zhì)
    5.5 本章小結(jié)
第六章 鈮氫體系的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)
    6.1 研究背景簡(jiǎn)介
    6.2 鈮氫體系的結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)
        6.2.1 NbH_2的結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)
        6.2.2 NbH_(2.5)的結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)
        6.2.3 NbH_3的結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)
        6.2.4 NbH_4的結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)
    6.3 鈮氫化物的性質(zhì)
        6.3.1 常壓下的穩(wěn)定性
        6.3.2 高壓下的穩(wěn)定性
        6.3.3 動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定性
        6.3.4 鈮氫化物的電子性質(zhì)
    6.4 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果
致謝
附件


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Laves phase hydrogen storage alloys for super-high-pressure metal hydride hydrogen compressors[J]. GUO Xiumei, WANG Shumao, LIU Xiaopeng, LI Zhinian, LU Fang, MI Jing, HAO Lei, and JIANG Lijun Energy Material and Technology Institute, General Research Institute for Nonferrous Metals, Beijing 100088, China.  Rare Metals. 2011(03)



本文編號(hào)：3690414