具有优异储氢性能的高质量单壁纳米碳管的合成

高纯度单壁纳米碳管的合成是应用研究和实际应用的基础和关键,提出了一种氢等离子电弧方法,在适当的生长促进剂的作用下,能大量制备出高纯度的单壁纳米碳管。选用宏观数量的单壁纳米碳管,进行适当预处理,在室温及约１００ａｔｍ下进行储氢实验,发现该材料的储氢容量可达（４．２－４．７）ｗｔ％,经过５次循环实验,其储氢容量先略有下降,随后便稳定不变,这些初步实验结果表明,单壁纳米碳管是一种很有前途的储氢材料。     

镁基复合材料及其储氢性能

对镁基复合储氢材料的研究现状进行了系统的阐述 ,并对镁基储氢材料进行了分类 ,比较现有制备镁基复合储氢材料的技术手段以及对储氢性能的影响     

微孔对单壁纳米碳管储氢性能的影响

用巨正则蒙特卡罗分子模拟方法研究了单壁纳米碳管中的微孔即单壁纳米碳管基本孔-内管腔和管间孔对单壁纳米碳管储氢性能的影响.与低温下氮气吸附实验结果的比较发现单壁纳米碳管的内管腔是吸附的主要位置.分析单壁纳米碳管内管腔中吸附势的叠加和利用效率，发现管径为2nm左右时单壁纳米碳管内管腔的储氢容量最高.当单壁纳米碳管阵列的管间距增加时，单壁纳米碳管的管间孔也会成为有效的氢吸附位. 关键词： Monte Carlo方法 单壁纳米碳管 储氢 微孔     

氢分子在Na2Al6团簇上的吸附和解离性能

氢的物理和化学吸附是氢存储的基本形式，而H₂分子的解离能垒是决定可逆储氢动力学性能的重要因素.纳米团簇是研究材料储氢性能的重要物质层次，研究氢与Na-Al团簇的相互作用性质能够了解纳米尺度的Na-Al氢化物的储氢性能.本文利用密度泛函理论，计算研究了H₂分子在较小的合金团簇Na₂Al₆上的吸附与解离性能.结果表明H₂分子在Na₂Al₆团簇上是弱的物理吸附，但很容易发生解离.氢分子的解离能垒很低，解离可以在环境温度下发生，纳米结构的Na₂Al₆团簇具有良好的化学储氢性能.     

碳纳米管在储氢上的应用

氢能是一种理想的能源载体,而经济有效的储氢手段是氢能实现规模应用急需解决的关键问题之一。碳纳米管在存储氢气上表现出来的独特性质,使其最有希望成为一种新的高效的储氢材料。从实验、理论研究两个方面总结了前人在碳纳米管储氢上的研究成果,并对碳纳米管储氢吸附方式,吸附量影响因素等方面做出分析。最后指出为实现碳纳米管储氢大规模应用仍需做的一些基础性研究工作。     

新型轻质储氢材料的第一性原理原子尺度设计

综述了近几年涌现出的一批新型轻质储氢材料,包括：碳纳米管、金属有机框架多孔材料、Al/B系复杂氢化物、金属-氮-氢系、金属有机复合物等,对其中采用第一性原理研究所取得的成果和最新的进展做了介绍,并结合实验结果做了应用分析.总结了各轻质储氢材料关联,为各种储氢材料设计之间提供了可以相互借鉴的方法,以便发展新的研究思路. 关键词： 储氢材料 第一性原理 从头算 密度泛函理论     

氢气分子在沸石中的吸附模拟研究

采用巨正则蒙特卡罗方法模拟了氢气在沸石中的吸附行为,并采用Dubinin-Astakhov微孔分析方法,分析了沸石结构对储氢量大小的影响,总结了影响储氢量大小的物理因素,该工作有利于指导合理的设计与合成储存材料,为改善材料储氢能力提供了有力的理论支撑. 关键词： 储氢 吸附等温线 巨正则蒙特卡罗     

车载液氢瓶的储氢密度影响规律研究

液氢瓶是氢能源汽车首选的储氢方式。基于线性屈曲模拟稳定性分析和极限承载能力分析方法，设计了18种规格的双壁层结构液氢瓶，并探讨了内容器直径、材料和长径比的变化对质量储氢密度、体积储氢密度的影响规律。结果表明：长度一定时，储氢密度随内容器长径比增大而减少；内/外容器采用薄壁铝合金/碳纤维缠绕复合材料能提高液氢瓶储氢密度。     

非晶态合金与氢相互作用的研究进展

非晶态合金在力学性能、耐磨耐蚀性、磁性等方面比传统晶态合金具有显著优势,是一类有优良应用前景的新型结构与功能材料.非晶态合金与氢相互作用可以产生很多有趣的物理化学现象和应用.本文从物理基础和材料应用两个方面评述非晶态合金和氢相互作用的研究进展,在物理基础研究方面,从氢在非晶态合金中的存在状态出发,讨论氢在非晶态合金中的溶解、分布、占位和扩散等相关物理问题,进而分析氢对非晶态合金的热稳定性、磁性、内耗、氢脆等的影响.在材料应用研究方面,对非晶态储氢合金、非晶态合金氢功能膜、吸氢改善非晶态合金的塑性和玻璃形成能力、氢致非晶化、利用非晶态合金制备纳米储氢材料等方面的研究进展进行评述.最后总结并展望有关非晶态合金与氢相互作用的研究和应用.     

基于密度泛函理论解读不同高密度储氢材料释氢能力

采用基于密度泛函理论的第一原理平面波赝势方法,研究了MgH₂, LiBH₄,LiNH₂,NaAlH₄几种高密度储氢材料及其合金的释氢及影响机理.结果表明:高密储氢材料MgH₂,LiBH₄,LiNH₂,NaAlH₄都比较稳定,释氢温度都很高,合金化可以降低它们的稳定性,但系统稳定性不是决定高密度储氢材料释氢性质的关键因素;带隙的宽窄基本可以表征储氢材料成键的强弱,能隙越宽,键断开越难,释氢温度就越高;LiNH₂价带顶成键峰主要由Li—N成键贡献,N—H键构成较低的峰,使得LiNH₂储氢材料的带隙虽很窄释氢温度却较高,且放氢过程中有氨气放出;合金化使得几种高密度储氢材料的带隙变窄,费米能级进入导带,从而使它们的释氢性能大大改善;电荷布居分析发现LiBH₄中B—H键最强,LiNH₂中H—N键最弱,因此LiNH₂中H相对容易放出.合金化后,各储氢材料中X—H键强度都有所降低,且LiMgNH₂中N—H键强度最低,因此从降低释氢温度角度,发展LiNH₂储氢材料最为有利. 关键词： 储氢材料 第一原理 释氢能力     

不同构型石墨炔储氢性能的分子动力学比较研究

相关研究表明石墨炔是一种潜在的吸附储氢材料，然而石墨炔有不同的构型，不同构型石墨炔的储氢性能差异及原因尚未明晰。本研究基于分子动力学模拟，对α-GY、β-GY、γ-GY及GDY四种典型构型的石墨炔的吸氢性能进行了对比研究，分析了压力和温度对吸氢性能的影响，并剖析了吸氢性能差异的本质。研究发现β-GY和GDY两种构型的石墨炔吸氢性能在高压下优于其他两种构型，较低的温度有利于提高吸氢能力，而在较高压下提高压力对吸氢能力的影响不大；与石墨烯所要求高压相比，石墨炔在较低的压力下就可以实现高密度的氢气储存，例如α-GY在100 K的温度和0.5 MPa的压力下就可获得ω(H₂)=15.28的储氢密度，因此石墨炔有望成为一种性能更佳的吸附储氢材料。     

电场中MgO分子吸附H_2的理论研究

研究电场中MgO分子与H_2的相互作用是探索MgO材料储氢性能的基础.在B3LYP/6-31G**水平上研究了电场中H2在MgO分子上的吸附行为.结果给出电场中单个H_2在Mg/O上的吸附能由无电场时-0.021/-0.099eV提高到场强为0.005a.u.时的-0.037/-0.139eV.H2吸附在O离子上时,电场效应更显著.电场中MgO分子最多能吸附10个H_2,相应的质量密度达33wt%.表明电场诱导MgO材料吸附H_2是一种具有潜力的储氢方法.通过电子结构分析讨论了电场中MgO分子储氢的机理.     

电场中MgO分子吸附H2的理论研究

研究电场中MgO分子与H2的相互作用是探索MgO材料储氢性能的基础。在B3LYP/6-31G**水平上研究了电场中H2在MgO分子上的吸附行为。结果给出电场中单个H2在Mg/O上的吸附能由无电场时-0.021/-0.099eV提高到场强为0.005a.u.时的-0.037/-0.139 eV。H2吸附在O离子上时,电场效应更显著。电场中MgO分子最多能吸附10个H2,相应的质量密度达33wt%。表明电场诱导MgO材料吸附H2是一种具有潜力的储氢方法。通过电子结构分析讨论了电场中MgO分子储氢的机理。     

高比表面积金属有机骨架材料(PCN-61,PCN-66)储氢性能研究

应用巨正则蒙特卡洛方法,研究了PCN-61和PCN-66两类金属有机骨架材料的储氢性能;采用Horvath-Kawazoe(HK)微孔分析方法,分析了两类金属有机骨架材料的孔径分布.研究结果表明:在低温77 K,120个大气压条件下,PCN-61和PCN-66的质量储氢密度可达6.2%和7.0%.低压吸附阶段,两种材料的储氢性能差别不大,随着压力的增加,由于PCN-66具有更多大于8的孔径,因此在增压吸附过程中PCN-66表现出了更好的吸附能力.     

高比表面积金属有机骨架材料(PCN-61,PCN-66)储氢性能研究

应用巨正则蒙特卡洛方法,研究了PCN-61和PCN-66两类金属有机骨架材料的储氢性能;采用Horvath-Kawazoe(HK) 微孔分析方法,分析了两类金属有机骨架材料的孔径分布。研究结果表明：在低温77K,120个大气压条件下,PCN-61和PCN-66的质量储氢密度可达6.2%和7.0%. 低压吸附阶段,两种材料的储氢性能差别不大,随着压力的增加,由于PCN-66具有更多大于8 Å的孔径,因此在增压吸附过程中PCN-66表现出了更好的吸附能力。     

电场中(MgO)2吸附H2的理论研究

电场诱导MgO材料吸附H2是一种有效的储氢方法,而较高的场强制约其广泛应用。本文在B3LYP/CC-PVTZ水平上对电场中 (MgO)2团簇的储氢性质进行了研究,结果表明仅需外加强度为0.005 a. u. 的电场,就能使其对单个H2在Mg/O上的吸附能由无电场时的-0.143/-0.091 eV提高到-0.202/-0.134 eV. 该场强远小于其他大尺寸MgO材料达到相同吸附强度所需的电场,表明降低材料尺寸是减少储氢所需电场强度的一种可能方法。计算还表明电场中(MgO)2最多能吸附8个H2,相应的质量密度达到16.7 wt%。     

自制吸附仪储氢性能测试研究

针对全自动吸附仪只能在低压范围内（小于1个大气压）进行吸附研究的缺点,自行设计并生产了一套测量材料吸附性能的仪器,相比于自动吸附仪,此仪器扩大了压力适用范围.应用自制吸附仪,分别运用理想气体状态方程和范德瓦耳斯方程计算了间苯二酚-甲醛碳气凝胶的储氢吸附量. 关键词： 储氢 范德瓦耳斯方程 吸附     

氢在碳纳米纤维中的低温吸附储存特性

利用容积法测量了77K下氢在一种碳纳米纤维上的吸附等温线。采用分子模拟的方法模拟了77K下氢分子在平板状碳纳米纤维中的吸附,碳纳米纤维的石墨层层间距分别为0.335nm、0.6nm、0.9nm以及1.5nm。模拟结果表明:石墨层层间距为0.335nm的碳纳米纤维在77K下吸附储氢密度很难达到DOE的能量密度标准;当板间距为0.9nm时,系统吸附储氢的重量密度和体积密度均能达到最大,且在77K、1MPa下,能达到DOE的能量密度标准。     

电场中(MgO)_2吸附H_2的理论研究

电场诱导MgO材料吸附H_2是一种有效的储氢方法,而较高的场强制约其广泛应用.本文在B3LYP/CC-PVTZ水平上对电场中(MgO)_2团簇的储氢性质进行了研究,结果表明仅需外加强度为0.005a.u.的电场,就能使其对单个H_2在Mg/O上的吸附能由无电场时的-0.143/-0.091 eV提高到-0.202/-0.134 eV.该场强远小于其他大尺寸MgO材料达到相同吸附强度所需的电场,表明降低材料尺寸是减少储氢所需电场强度的一种可能方法 .计算还表明电场中(MgO)_2最多能吸附8个H_2,相应的质量密度达到16.7 wt%.     

电场中(MgO)2吸附H2的理论研究

电场诱导MgO材料吸附H2是一种有效的储氢方法,而较高的场强制约其广泛应用。本文在B3LYP/CC-PVTZ水平上对电场中 (MgO)2团簇的储氢性质进行了研究,结果表明仅需外加强度为0.005 a. u. 的电场,就能使其对单个H2在Mg/O上的吸附能由无电场时的-0.143/-0.091 eV提高到-0.202/-0.134 eV. 该场强远小于其他大尺寸MgO材料达到相同吸附强度所需的电场,表明降低材料尺寸是减少储氢所需电场强度的一种可能方法。计算还表明电场中(MgO)2最多能吸附8个H2,相应的质量密度达到16.7 wt%。