NaAlH4 表面Ti催化空间构型和X射线吸收光谱: Car-Parrinello分子动力学和密度泛函理论研究

通过采用Car-Parrinello分子动力学方法对掺杂Ti前后的NaAlH₄(001)2×2×1超晶胞表面晶体在333 K(60 ℃)温度条件催化脱氢的空间构型做了理论研究,发现掺杂Ti的合金中AlH₄团的其中两个Al—H键长分别从约1.64 (1 =0.1 nm)增大至1.74和1.93 ,而未掺杂合金表面中AlH₄团的4个Al—H键长基本不变,这意味着掺杂Ti相对未掺杂的合金更易于放氢.但在模拟温度条件下并未发现Ti-Al成键趋     

钒基固溶体储氢材料弹性性质第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理赝势平面波方法,计算了（59Cr-41Ti）_100－xV_x（x=5,15,30,60,80,100）六种钒基储氢合金的晶格常数、弹性性质和电子态密度,计算结果与实验值符合较好.发现当x=60时的钒基合金具有较好弹性性质,杨氏模量为14930 GPa,切变模量为5442 GPa及体弹模量为19396 GPa.结合实验循环性能分析认为在吸放氢过程中合金已经发生塑性变形,弹性 关键词： 钒基固溶体 储氢合金材料 密度泛函理论 弹性性质     

Al含量对AB5型储氢合金电极低温和高倍率性能的影响

系统地研究了Al含量对富Ce储氢合金MmNi_4-xCo_0.7Mn_0.3Al_x（x=0,0.1,0.2,0.3）电极综合电化学性能,尤其是对低温和高倍率性能的影响。在常温下,储氢合金电极放电容量和循环性能均随着Al含量的增加而增加,而高倍率放电性能严重下降。-20℃时,放电容量仍随着Al含量的增加而增加,但在-40℃下放电容量随之严重衰退。电化学动力学结果表明,常温下高Al合金高倍率性能的降低主要是由于电极表面电荷转移过程的恶化;低温-40℃下,Al同时降低了合金电极的表面电催化活性以及体相H扩散能力,严重恶化电极过程动力学,从而导致了高Al合金极低的容量及电压输出。考虑到各电极的综合电化学性能,MmNi_3.8Co_0.7Mn_0.3Al_0.2为最佳的成分配比。     

薄壁铸造和退火工艺对LPCN3.55Co0.75Mn0.4Al0.3贮氢合金电化学性能的影响

研究了不同铸锭厚度(1～10mm)对薄壁铸造的铸态和退火态LPCN3.55Co0.75Mn0.4Al0.3-一种新型贮氢合金电化学性能的影响。结果发现：铸态LPCNi3．55Co0.75Mn0.4Al0.3合金的0．2C放电容量随着合金锭厚度的增加有增大的趋势。10mm厚铸态合金的活化性能优于其它厚度的合金，且在1C的放电容量和循环稳定性比在其它厚度高。主要原因应归结为该厚度合金具有更大的晶胞体积和更小的晶格应力。退火态3mm LPCNi3.55Co0.75Mn0.4Al0.3合金的综合电化学性能比铸态更优异，6mm合金的循环稳定性和3～6mm合金的活化性能得到改善。主要原因应归结为晶格应力的极大释放以及Mn等元素偏析的改善。     

薄壁铸造和退火工艺对LPCNi3.55Co0.75Mn0.4Al0.3贮氢合金电化学性能的影响

研究了不同铸锭厚度(1～10mm)对薄壁铸造的铸态和退火态LPCNi3．55Co0.75Mn0.4Al0.3贮氢合金电化学性能的影响。结果发现：铸态LPCNi3．55Co0.75Mn0.4Al0.3合金的0．2C放电容量随着合金锭厚度的增加有增大的趋势。10mm厚铸态合金的活化性能优于其它厚度的合金，且在1C的放电容量和循环稳定性比在其它厚度的高。主要原因应归结为该厚度合金具有更大的晶胞体积和更小的晶格应力。退火态3mm LPCNi3．55Co0.75Mn0.4Al0.3合金的综合电化学性能比铸态更优异，6mm合金的循环稳定性和3～6mm合金的活化性能得到改善。主要原因应归结为晶格应力的极大释放以及Mn等元素偏析的改善。     

Al含量对AB5型储氢合金电极低温和高倍率性能的影响

系统地研究了Al含量对富Ce储氢合金MmNi_4-xCo_0.7Mn_0.3Al_x（x=0,0.1,0.2,0.3）电极综合电化学性能,尤其是对低温和高倍率性能的影响。在常温下,储氢合金电极放电容量和循环性能均随着Al含量的增加而增加,而高倍率放电性能严重下降。-20℃时,放电容量仍随着Al含量的增加而增加,但在-40℃下放电容量随之严重衰退。电化学动力学结果表明,常温下高Al合金高倍率性能的降低主要是由于电极表面电荷转移过程的恶化;低温-40℃下,Al同时降低了合金电极的表面电催化活性以及体相H扩散能力,严重恶化电极过程动力学,从而导致了高Al合金极低的容量及电压输出。考虑到各电极的综合电化学性能,MmNi_3.8Co_0.7Mn_0.3Al_0.2为最佳的成分配比。     

颗粒细化过程中Si粉的微观结构变化对其在KOH水溶液中制氢性能的影响

研究了高能球磨对Si粉微观结构和水解制氢性能的影响。球磨过程中,颗粒尺寸不断减小,非晶转变发生,晶界、内应力、位错以及晶格变形等微观缺陷不断增加,有利于提高Si粉的制氢性能;但随着球磨时间的延长,颗粒团聚趋于严重,粉末氧化不断加剧,降低了Si粉的制氢性能。当球磨时间为1 h,Si粉具有最优的制氢性能,70℃水解时其放氢量为1 484.2 mL·g_Si^-1,但由于水解副产物SiO₂包覆在Si表面导致其转化率为94%,无法继续完全水解。     

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     

颗粒细化过程中Si粉的微观结构变化对其在KOH水溶液中制氢性能的影响（英文）

研究了高能球磨对Si粉微观结构和水解制氢性能的影响。球磨过程中,颗粒尺寸不断减小,非晶转变发生,晶界、内应力、位错以及晶格变形等微观缺陷不断增加,有利于提高Si粉的制氢性能;但随着球磨时间的延长,颗粒团聚趋于严重,粉末氧化不断加剧,降低了Si粉的制氢性能。当球磨时间为1 h,Si粉具有最优的制氢性能,70℃水解时其放氢量为1 484.2 m L·g~(-1)Si,但由于水解副产物SiO_2包覆在Si表面导致其转化率为94%,无法继续完全水解。     

LaFeO3电极材料的制备和电化学性能

利用硬脂酸燃烧法制备了具有正交结构的LaFeO3粉末, 研究了作为Ni/MH电池的负极材料的电化学性能. 研究结果表明: LaFeO3具有充放电可逆电化学容量, 其放电容量随实验温度升高而增大, 随放电电流增大而减小; 在充放电温度为298, 313, 333和353 K条件下, 经20次循环后, XRD显示LaFeO3仍然保持钙钛矿结构, 容量分别保持在49, 110, 310和490 mAh•g－1左右, 显示了良好的循环稳定性. 计算所得的交换电流密度和离子扩散系数随温度升高而增大, 与放电容量的变化规律一致.