(Mg(BH_4)_2)_n团簇结构与性质的密度泛函理论研究

采用了密度泛函理论中的杂化密度泛函B3LYP方法,在6-31G*基组水平上对[Mg(BH_4)_2]_n(n=1-3)团簇的结构进行了优化,几何结构优化时自旋多重度取了1、3、5等多种情况进行计算.最后对最稳定结构的振动特性、成键特性、电荷特性和稳定性等进行了研究.结论表明:团簇最稳定结构易形成链状结构,其中Mg-B键长为0.210～0.253 nm,-BH_4基中靠近Mg原子处的B-H键长约为0.125 nm、远离Mg原子处的B-H键长为0.119 nm.对比团簇和晶体的光谱结构表明,-BH_4基在团簇和晶体中结构基本一致. Mg原子的自然电荷在1.687～1.757e之间,B原子的自然电荷在-0.702～-0.788e之间,H原子基本不参与电荷转移,其自然电荷在-0.094～0.070e之间.团簇中Mg原子和-BH_4基之间相互作用呈现较强的离子性,Mg(BH_4)_2团簇具有相对较高的动力学稳定性.     

铁粉为原料催化改性铁氧化物的储氢性能

以Fe粉为原料, 以金属Mo, Al和Ni可溶性盐作为添加剂, 通过浸渍法制备单金属添加和双金属添加的改性铁氧化物储氢材料Fe-Mo, Fe-Al, Fe-Mo-Ni和Fe-Mo-Al, 并研究了它们的储氢性能. 结果表明样品Fe-Mo改性效果最好: 如放氢温度由改性前的500 ℃降至改性后的290 ℃左右; 300 ℃时放氢速率最高, 由改性前的低于50 μmol•min^－1• Fe-g^－1到改性后的325 μmol•min^－1•Fe-g^－1 (10次平均); 4.53 wt%的平均实验储氢量与理论值4.8 wt%较接近; 储-放氢循环稳定性随着循环次数的增加呈逐渐增加的趋势. SEM微观结构和BET比表面积分析表明添加剂的种类对样品的改性作用更重要.     

金属间化合物LaCo13的电化学储氢性能研究

研究了金属间化合物LaCo13的电化学储氢性能,分别考察了LaCo13电极的活化、电化学容量、温度特性、电位特性、循环寿命和高倍率放电性能,并采用电化学阻抗谱技术研究了LaCo13电极过程的动力学性能.结果表明,LaCo13在电解液中具有较高的电化学容量和良好的循环寿命,温度由30℃升高到60℃时,LaCo13电极的电化学容量从339升高到388 mAh·g-1,但放电平台压较低,高倍率放电性能不如AB5型合金.LaCo13电极过程动力学性能表明,其吸放氢是由电化学反应和氢的扩散混合控制.     

多壁碳纳米管储氢的物理吸附特性

采用巨正则蒙特卡罗方法 ,模拟常温、1 0MPa下氢在扶手椅型多壁壁碳纳米管中的物理吸附过程 .氢分子之间、氢分子与碳原子之间的相互作用采用Lennard Jones势能模型 .研究了双壁碳纳米管外 (内 )径固定而内 (外 )径改变时的物理吸附储氢情况 ,发现氢分子主要储存在双壁碳纳米管的管壁附近 ,当双壁碳纳米管的内外管壁间距由 0 .34nm增大到 0 .6 1或 0 .88nm时可有效增加物理吸附储氢量 ,并给出了相应的理论解释 .在此基础上 ,计算了管壁间距为 0 .34、0 .6 1和 0 .88nm时的三壁碳纳米管的物理吸附储氢量 ,并与相同条件下单壁和双壁碳纳米管的物理吸附储氢量作了比较 ,发现多壁碳纳米管的物理吸附储氢量随碳管层数的增加而减小 .     

碳纳米管储氢研究

 目前,环境保护和能源短缺是影响社会可持续发展的两大重要问题。近代人类使用的能源主要是煤炭、石油和天然气。经济的发展和人类生活水平的提高,对这些一次性能源的需求量在迅速增加,它们的储量在迅速下降。另一方面,这些化石燃料在使用过程中,产生大量的有害物质,如CO_x、NO_x、SO_x及碳氢化合物等,导致严重的环境污染。因此,世界各国都在努力地开发洁净的新能源。氢能以其资源丰富、可再生、热效率高和可以不产生使用污染等特点格外受到关注。     

镁基储氢合金的表面处理和表面催化

表面处理作为储氢合金性能改善的有效手段，近年来得到了很好的发展和应用，本文简要介绍了镁基储氢合金表面处理的主要方法及其对合金性能的影响。     

镁基复合储氢材料

镁基储氢材料以其低成本，高能量密度，引起人们的广泛关注，本文简要介绍了镁基复合储氢材料的最新进展。     

双辊薄带连铸熔池液面波动物理模拟

设计了一个双辊薄带连铸物理模拟试验装置,利用浪高仪对双辊熔池液面波动进行了实验测定.研究了不同水口结构、熔池高度等参数对熔池液面波动的影响,为优选出满足双辊薄带连铸布流要求的水口结构尺寸提供依据.     

氢气气氛下球磨Mg-60% LaNi5合金的储氢特性研究

在3.0 MPa氢气气氛下机械合金化Mg-60%LaNi5制备出镁基复合储氢材料.XRD分析表明氢气氛下球磨60h后的物相为Mg2NiH4,β-MgH2和LaH3.SEM及EDS分析表明该复合材料成分分布均匀.对材料的吸氢动力学特性研究表明:该复合材料具有较高的活性,室温5.0MPa氢气压力下15min内的吸氢量为2.37%;在5.0 MPa氢气压力和373～473 K的条件下,可以在1min之内完成饱和吸氢量的80%以上;在5.0 MPa氢气压力和523～553 K之间的条件下,可以在1min之内完成饱和吸氢量的90%以上;在553 K的最大吸氢量为4.23%.     

氢的制备、储存、安全检测与生物燃料电池研究

目前，化石能源日益枯竭和二氧化碳排放导致的温室效应引起了世界各国的高度关注。约五分之一的二氧化碳是由使用化石燃料的交通工具所导致的。氢能是人类至今为止已知的、最为理想的清洁能源，使用零排放的氢燃料电池驱动交通工具是减少二氧化碳排放的有效手段之一。世界各国把氢能作为战略能源进行研究，我国既是能源短缺国，又是能源消耗最大的国家之一。《国家中长期科学和技术发展规划纲要》明确指出，能源是未来15年我国科技发展的重要领域，清洁能源低成本规模化开发利用则是重点领域和优先主题。 本文将将简要介绍课题组在铝基材料制氢技术、多孔金属有机框架化合物（MOFs）材料储氢技术、基于石英微天平的氢气安全检测技术和生物燃料电池的有关研究工作。