金属储氢材料理论研究综述
氢气在金属合金中的吸附及储氢性能研究
氢气在金属合金中的吸附及储氢性能研究概述氢气作为无污染的燃料，一直以来受到广泛的关注，而其在储氢技术中的应用更是备受瞩目。
金属合金是一种常见的氢气储存材料，其中氢气的吸附性能是影响其储氢性能的重要因素。
因此，本文将重点研究氢气在金属合金中的吸附及其储氢性能，并对相关研究进行综述和分析。
氢气在金属合金中的吸附氢气在金属合金中的吸附是一种物理吸附过程，其吸附量与温度、压力、合金成分等因素有关。
氢气在合金中的吸附主要是通过两种方式进行的：一种是吸附在合金表面或晶界处，另一种是漂移扩散到合金内部。
研究表明，不同金属合金对氢气的吸附能力差异很大。
例如，钛基合金、镁基合金和锆基合金对氢气的吸附能力较高，而铜基合金和镍基合金则吸附能力较低。
这是因为合金成分和晶格结构的不同导致了吸附能力的差异。
除了合金成分外，温度和压力对吸附量也有着重要的影响。
一般来说，氢气在低温下吸附量较大，但随着温度的升高，吸附量逐渐减小。
而在较高的压力下，氢气的吸附量增加。
但是，在一定压力下，吸附饱和度会出现，即氢气已经无法吸附在合金上了。
储氢性能研究金属合金作为一种储氢材料，需要具备较高的储氢容量和释放速率，才能满足实际应用需求。
因此，储氢性能的研究也是当前研究的热点之一。
在金属合金的储氢性能研究中，一般采用实验测定和理论计算相结合的方法。
实验测定主要是通过光谱分析、气相色谱等仪器手段来研究吸附态氢气和释放态氢气的特性。
而理论计算则是通过计算模拟，预测不同合金结构对氢气的吸附和解吸过程。
研究表明，金属合金的储氢性能受多种因素影响。
例如，合金成分、晶格结构、温度、压力等因素都会对储氢容量和释放速率产生影响。
此外，合金的热稳定性也是影响其储氢性能的重要因素之一。
较高的热稳定性有助于提高其循环储氢和释放的能力。
结论综上所述，氢气在金属合金中的吸附是影响其储氢性能的关键因素之一。
通过对合金成分、温度、压力等因素的研究，可以提高合金的储氢容量和释放速率，进一步推动氢能技术的发展和应用。
基于金属材料多孔结构的氢气存储技术的研究
基于金属材料多孔结构的氢气存储技术的研究一、引言氢气储存技术被广泛认为是未来能源发展的重要方向，而金属材料多孔结构是一种具有良好可控性和重要应用价值的氢气储存材料。
本文旨在对基于金属材料多孔结构的氢气储存技术进行深入的研究和探索。
二、多孔材料用于氢气储存多孔材料的表面积远大于普通材料，可以通过吸附氢气来储存大量氢气。
这些材料被广泛应用于氢气储存和传输中。
金属材料具有高储氢容量和高储存效率的优点，也成为多孔材料中的重要部分。
三、金属材料多孔结构储氢的原理金属材料多孔结构储氢的原理是基于氢分子的吸附作用。
金属材料由许多微观多孔空间组成，在此过程中可以通过弱相互作用来吸附氢气。
吸附氢气的主要类型包括吸附、吸附和膨胀等，其中吸附作用是其中最重要的。
吸附作用发生在金属材料表面上，表面粗糙度和孔结构是影响氢气吸附的主要因素。
四、金属材料多孔结构储氢的优点和应用金属材料多孔结构具有以下优点：高储氢容量、低操作温度、长期储存稳定性和容易控制。
在实际应用中，多种金属材料多孔结构被广泛应用于氢气储存领域，如碳纳米管、金属有机框架材料、硅氧烷材料等。
五、金属材料多孔结构储氢技术发展现状目前，金属材料多孔结构储氢技术的发展主要是研究如何提高储氢容量、降低操作温度和提高稳定性。
一些新型材料也相继研制成功，如单层石墨烯、氧化石墨烯等，具有更高的储氢性能。
此外，也研究出一些新的储氢材料，如硼氮化物、石墨烯/金属储氢复合材料等。
六、存在问题和展望金属材料多孔结构储氢技术在实际应用中仍然存在一些问题，如储氢容量有限，操作温度较低，还需要进一步研究和探索。
随着科技的不断发展，人们相信这些问题会逐渐得到解决。
未来，金属材料多孔结构储氢技术将会得到更广泛的应用，成为氢气储存领域的一种重要技术。
七、结论基于金属材料多孔结构的氢气储存技术具有高储氢容量、低操作温度、长期储存稳定性和容易控制等优点。
目前，金属材料多孔结构储氢技术还面临一些问题，但随着科技的不断发展，这些问题会逐渐得到解决。
基于金属材料的氢气储存技术研究
基于金属材料的氢气储存技术研究氢气作为一种能源，近年来备受关注。
但是，氢气的储存一直是难题，因为氢气具有如下的缺点：易泄漏、易燃爆、密度小、低温高压等。
为了克服这些缺点，过去提出了多种储存方式，如压缩、液化、固态和化学吸附等。
本文将从金属材料氢气储存技术的研究角度，探讨氢气储存的发展趋势。
一、金属材料在氢气储存方面的应用金属材料是目前氢气储存中应用最广泛的材料之一，金属材料常用作氢气的储存容器、催化剂、氢气传递材料等。
在金属材料中，常用的有铁、钛、镁、钯、铝、镍等。
目前，比较成功的一种金属储氢材料是氢化物。
氢化物是一种将氢与另一种元素形成离子化合物，它在储氢方面有独特的优势。
因为储氢过程中，氢化物可以实现氢气的物理吸附，从而大幅提高氢气的储存密度。
同时，氢化物的制备容易，可以通过简单的反应制备得到。
二、氢气储存技术的发展趋势1.金属材料化学吸附氢气储存技术金属材料化学吸附储氢技术是近年来较为前沿的氢气储存技术。
化学吸附储氢是一种通过催化剂介导氢分子与固体材料之间氢键的形成而实现的氢气储存方法。
早期的研究表明，基于金属材料的氢化物化学吸附储氢方案能够实现氢气储备密度较高的储氢方案。
然而，由于金属材料化学吸附氢气储存技术在实现可控氢气储存方面存在显示困难，其实际应用广泛度和可靠性还需要进一步提升。
2.金属氢化物储氢材料的制备优化金属氢化物储氢材料是目前氢气储存中应用最广泛的储氢材料之一，其在储氢密度、制备成本等方面具有优势。
然而，当前，金属氢化物储氢材料的產品稳定性、热稳定性、压力稳定性等性能仍然不理想，进一步的优化和完善仍需进行深入的探索和研究。
3.金属-有机框架材料在氢气储存中的应用金属-有机框架材料(MOFs)是一种由金属离子或簇通过有机构建单元配成的材料。
由于其稳定性和多孔性等特点，被广泛研究作为气体存储材料。
研究表明，相对于采用纯金属储氢材料，采用由金属-有机框架材料制成的储氢材料能够具有更高的储能密度和更好的热稳定性。
金属储氢材料理论研究综述
1 镧基储氢材料的理论研究
早在 1983年 ,W estlake对 LaN i5 , LaN i4 A l, La2 N i4M n氢化物中氢与金属的化学计量关系和氢在
金属金格间隙中占有位置的几何模型进行了量子 化学计算研究 。Ono 等假设在 LaN i5 H3 形成时 H 原子主要占据靠近基平面 (12n位 ) ,构造了 12n位 两种模型 ,研究了 LaN i5 - H2 体系 。 Tatsum i等研 究了 LaN i5 - H 固溶体的原子结构和热力学性质 , 计算得出 : 12n位的能量最低 ,其次为 6m 位 。Hec2 to r等比较了 LaN i5 H3 和 LaN i5 H7 的计算结果 ,得 知 H 原子首先排布在晶体中上层的间隙 ,并且优 先占据 12n和 6m 位 。此外 ,人们运用从头算法和 密度泛函理论 (DFT) 等方法对 LaN i5 - H2 体系的 化学键 、电子结构 、电极特性以及成键特征等方面 进行了研究 。
h储氢材料的理论研究为了理解n储氢体系的储氢机理为替代和添加催化剂研究提供理论依据人们对li2nh的电子结构计算也进行了许多研究bonacickoutecky等用从头算ci方法计算了linh及其阳离子团簇的电子结构和几何结构得到了其稳定结构和电离势预言了它们的性能
第 18卷第 3期 淮 阴 工 学 院 学 报 Vol. 18 No. 3 2009年 6月 Journal of Huaiyin Institute of Technology Jun. 2009
J iangsu Huai’an 223003, China) Abstract: A s a new type of the high energetic density and green energy, hydrogen has attracted extensive atten2 tion to research and app lication from all over the world. Hydrogen storage materials, which are important carri2 ers during hydrogen storage and transport, are a dom inating item studied today. In this paper, theoretical stud2 ies on som e used or under - research metal ( alloy) hydrides storage materials such as La - hydrides, M g - hy2 drides, L i - N - hydrides are reviewed. The trend of the theoretical study on m etal ( alloy) hydrides storage ma2 terials is also introduced. Key words: metal ( alloy) hydrides storage materials; La - hydrides; M g - hydrides; L i - N - hydrides
金属有机框架材料的储氢性能研究
金属有机框架材料的储氢性能研究金属有机框架材料 (MOF) 是一类由金属离子或簇合物与有机配体相连结而成的晶体材料。
近年来，MOF 因其具备超高的比表面积和可调控的孔结构而备受关注。
其中，MOF 在储氢材料领域展示出潜力，因其能够通过吸附氢气分子来实现高密度氢储存。
本文将探讨金属有机框架材料在储氢性能方面的研究进展。
一、 MOF 材料的储氢机制金属有机框架材料的储氢机制可分为两个主要方面：物理吸附和化学吸附。
物理吸附指的是氢气分子在材料的孔隙中通过分子间的范德华力相互作用被吸附；而化学吸附则是指氢气分子与 MOF 材料发生化学反应，例如氢与金属离子之间的协同作用。
这两种机制可根据不同的材料结构和应用需求得以加以调控和优化。
二、 MOF 材料的储氢性能提升策略为了提升MOF 材料的储氢性能，研究人员运用了多种策略。
首先，通过合理设计和合成有机配体，可以调控 MOF 材料的结构和孔隙性质，从而增加其吸附氢气的能力。
其次，合金化 MOF 材料，利用不同金属离子的协同作用来增强储氢性能。
此外，采用嵌入型或功能化改性MOF 材料也是一种有效的提升策略，通过有选择地改变 MOF 材料的孔道性质，实现氢气分子的高效储存。
三、 MOF 材料在储氢应用中的挑战与展望尽管 MOF 材料在储氢领域有着广阔的应用前景，但仍存在一些挑战。
首先，MOF 材料的合成方法需要进一步改进，以提高其制备的可扩展性和晶体结构的稳定性。
其次，MOF 材料的储氢性能需要进一步优化，以实现更高的氢气储存密度和快速吸附释放的能力。
此外，MOF 材料在实际应用中的稳定性和可循环性也需要得到改善。
展望未来，随着 MOF 材料合成方法和储氢机制的深入研究，我们有理由相信 MOF 材料将在储氢材料领域发挥更加重要的作用。
通过不断的优化和改进，MOF 材料有望实现高效、可持续的氢能储存和应用，为能源领域的可持续发展做出贡献。
综上所述，金属有机框架材料具备出色的储氢性能潜力。
金属氢化物储氢材料的研究与开发
金属氢化物储氢材料的研究与开发随着全球能源危机日益加剧，储存清洁能源的需求也越来越大。
储氢技术作为一种可持续发展的能源储存方式，备受关注。
而金属氢化物储氢材料作为一种重要的储氢材料，正在逐渐得到广泛的研究和开发。
一、金属氢化物储氢材料的基本原理金属氢化物储氢材料是指将金属元素与氢气化合形成的化合物。
在储氢过程中，氢气与金属的反应能够在较低的压力和温度下储存和释放氢气。
其储氢反应如下：M + xH2 → MHx其中，M代表金属元素，x代表氢气分子的数量，MHx代表储氢材料。
当氢气压力较高时，此反应会形成化学反应平衡，储氢材料能够吸收大量的氢气。
当需要释放氢气时，我们可以人工调节反应条件，使金属氢化物分解，释放出储存的氢气。
二、金属氢化物储氢材料的研究与开发现状除了在实验室中进行的研究，金属氢化物储氢材料在各个应用领域的发展逐渐走向实际应用。
1、车载储氢车载储氢是最常见的金属氢化物储氢材料应用之一。
例如，以镁和锂为基础的金属氢化物储氢材料在车辆工业中已得到广泛应用。
它们具有储氢量大、密度高、安全性高等优点。
2、储能系统金属氢化物储氢材料也能够应用在储能系统中。
类似于电池储能系统，它们可以将太阳能等可再生能源储存起来，并在需要时释放能量。
这些系统能够通过转化为电能和热能实现能量的转换和应用，为能源的实现起到了重要的作用。
三、金属氢化物储氢材料的发展前景金属氢化物储氢材料因其独特的储氢性能和广泛的应用前景，具有极高的发展潜力。
除汽车和储能系统外，金属氢化物储氢材料还可以应用于电力电子、无线通信等领域。
在绿色化和能源转型的现代社会中，它们具有不可替代的作用。
随着技术的发展，人们对金属氢化物储氢材料的要求也越来越高。
例如，提高储氢性能、降低成本等，都是当今研究的重点。
目前，许多研究机构正在不断探索新型的金属氢化物储氢材料，以应对社会对减排和清洁能源的要求。
四、结尾总之，金属氢化物储氢材料作为储氢技术的重要组成部分，具有重要的应用前景。
金属有机框架材料的储氢性能研究
金属有机框架材料的储氢性能研究金属有机框架材料（MOFs）是一种由金属离子与有机连接配体构成的晶态材料，具有高度可调性和多功能性。
由于其具有高表面积和空腔结构，金属有机框架材料被广泛研究，尤其是在储氢领域。
本文将探讨金属有机框架材料在储氢性能方面的研究进展，并讨论其在氢能源存储和利用中的潜在应用。
一、金属有机框架材料的储氢机制金属有机框架材料作为储氢材料，其储氢机制主要包括物理吸附和化学吸附。
物理吸附是指氢分子在材料表面的吸附，而化学吸附是指氢与框架材料之间的化学键形成。
研究表明，金属有机框架材料通常以化学吸附为主，因为其具有较高的表面能和多孔结构。
二、金属有机框架材料的储氢性能评估方法评估金属有机框架材料的储氢性能是研究的重要一环。
常用的评估方法包括氢吸附等温线、氢吸附容量、热重分析和原位X射线衍射。
通过这些方法可以确定金属有机框架材料的孔隙度、表面积和储氢容量，从而评估其在储氢领域的应用潜力。
三、金属有机框架材料的改性和优化为了提高金属有机框架材料的储氢性能，研究人员进行了一系列改性和优化措施。
首先，可以通过选择合适的金属离子和有机连接配体来调控框架结构和孔隙大小。
其次，引入功能基团和掺杂剂可以增强储氢材料的储氢能力。
此外，利用合金化和合成复合材料的方法也可以改善金属有机框架材料的储氢性能。
四、金属有机框架材料的潜在应用金属有机框架材料在氢能源存储和利用方面具有广阔的应用前景。
首先，金属有机框架材料可以用作高效的氢气储存材料，从而实现氢能源的储存和运输。
其次，金属有机框架材料也可以作为催化剂载体，提高氢能源的转化效率。
此外，金属有机框架材料还可以用于氢气传感器和氢燃料电池等领域。
结论金属有机框架材料在储氢领域具有巨大的潜力。
通过探索其储氢机制、评估其储氢性能，并进行改性和优化，金属有机框架材料可以为氢能源的存储和利用提供新的解决方案。
未来的研究应当注重进一步提升金属有机框架材料的储氢容量和循环稳定性，以满足氢能源的实际应用需求。
金属氢储存材料的制备与性能研究
金属氢储存材料的制备与性能研究近年来，能源问题一直是全球的热门议题。
传统的能源资源逐渐枯竭，新能源的开发和利用已成为各国共同面临的挑战。
在各种新能源中，氢气被认为是一种极为理想的能源媒介。
然而，氢气的储存和输送一直是一个难题。
金属氢储存材料由此应运而生。
金属氢储存材料是一种能够吸附和储存氢气的材料。
它可以将氢气以化学结合的形式储存，实现高密度的氢气存储。
目前多种金属氢储存材料已经被研究出来，例如钛、镁、铝等。
这些金属具有良好的吸氢性能，并且在氢气释放后可以通过加热或者机械处理再次吸附氢气。
金属氢储存材料的制备一直是研究的重点之一。
一种常见的制备方法是机械合金化。
这种方法通过机械研磨或者球磨的方式将金属粉末与氢气反应，使其形成储氢材料。
这种方法简单、经济，可以用于制备大量的金属氢储存材料。
除此之外，还有物理气相沉积、电化学沉积等方法，这些方法制备的金属氢储存材料往往具有更好的结晶性和储氢性能。
除了制备方法外，金属氢储存材料的性能研究也是重要的研究方向之一。
首先，储氢容量是评价金属氢储存材料性能的重要指标之一。
储氢容量高意味着材料可以储存更多的氢气，从而提高氢气的单位体积储存量。
其次，吸氢速度和释放速度也是性能的重要指标之一。
吸氢速度和释放速度快的金属氢储存材料可以实现在短时间内大量地吸氢或释放氢。
此外，材料的稳定性和再循环利用性也是需要考虑的因素之一。
近年来，研究人员通过改变金属氢储存材料的微观结构和添加其他元素等手段，成功地提升了金属氢储存材料的性能。
例如，研究人员发现通过制备纳米级材料和引入过渡金属等方法可以显著提高金属氢储存材料的吸氢速度和容量。
此外，还有研究表明，将金属氢储存材料与其他材料进行复合，可以进一步提高材料的储氢性能和循环利用性。
然而，尽管金属氢储存材料的研究已经取得一定的进展，但仍然面临一些挑战。
首先，金属氢储存材料的制备成本较高，制备过程中的高温和高压条件也增加了材料的制备难度。
(完整版)金属氢化物储氢材料的研究进展
金属氢化物储氢材料的研究进展1.引言随着社会发展、人口增长，人类对能源的需求将越来越大。
以煤、石油、天然气等为代表的化石能源是当前的主要能源，但化石能源属不可再生资源，储量有限，而且化石能源的大量使用，还造成了越来越严重的环境污染问题。
因此，可持续发展的压力迫使人类去寻找更为清洁的新型能源。
氢能作为一种高能量密度、清洁的绿色新能源，氢能的有效利用成为了当前的研究重点，氢能应用的关键是氢的有效储存。
氢的利用可以分为制氢、贮氢和使用等三个主要环节，其中，贮氢环节是关键。
贮氢的方式主要有气态贮氢、液态贮氢和固态贮氢等。
气态贮氢是把压缩气体装入高压气瓶中，体积密度较小，最大值为33kgH2·m-5，重量密度为13wt%，但气体压力过大（800bar）[1]，在移动使用过程中可能带来安全隐患。
液态贮氢的体积密度为71 kg H2·m-3，虽然重量密度为100 wt%，但贮存温度过低（21K，1bar），且氢的泄露会带来安全性问题，同时为保持低温所需要的能量消耗也较大。
相比之下，固态贮氢是比较安全节能的贮氢方式。
固态贮氢材料有多种类型。
目前所采用或正在研究的主要储氢材料，包括金属氢化物储氢、物理吸附储氢材料、复杂氢化物储氢、水合物储氢、直接水解放氢的储氢材料、多孔聚合物储氢材料、有机液体氢化物储氢材料，本文综述了金属氢化物的发展现状，重点分析了金属氢化物的优缺点，谈探究了其未来的发展趋势。
2．金属氢化物储氢材料金属氢化物储氢具有安全可靠、储氢能耗低、储存容量高(单位体积储氢密度高)、制备技术和工艺相对成熟等优点。
此外，金属氢化物储氢还有将氢气纯化、压缩的功能。
因此，金属氢化物储氢是目前应用最为广泛的储氢材料。
储氢合金是指在一定温度和氢气压力下，能可逆地大量吸收、储存和释放氢气的金属间化合物。
储氢合金由两部分组成，一部分为吸氢元素或与氢有很强亲和力的元素(A)，它控制着储氢量的多少，是组成储氢合金的关键元素，主要是I A～VB 族金属，如Ti、Zr、Ca、Mg、V、Nb、Re(稀土元素)；另一部分则为吸氢量小或根本不吸氢的元素(B)，它则控制着吸／放氢的可逆性，起调节生成热与分解压力的作用，如Fe、Co、Ni、Cr、Cu、AI等。
金属氢化物储氢材料的研究与发展
金属氢化物储氢材料的研究与发展近年来，随着环保和能源危机的加剧，储氢技术正在成为人们关注的焦点。
因为储氢技术可以有效地储存能源，为未来能源的可持续发展提供了一条新的出路。
而金属氢化物储氢材料就是储氢技术中的重要组成部分之一。
一、金属氢化物储氢材料金属氢化物储氢材料是指通过与氢气反应，形成氢化物的金属材料。
储氢时，氢气吸附在储氢材料的表面或者内部空隙，从而形成氢化物储氢材料。
这种材料不仅能够吸氢，而且还可以释放出氢气，从而满足能源的需求。
目前，金属氢化物储氢材料主要分为两种类型，分别是轻金属氢化物和过渡金属氢化物。
轻金属氢化物主要包括镁、钠和铝等轻金属。
这种材料的优点是比较轻便、价格低廉，但其吸附氢气的能力较差。
过渡金属氢化物主要包括钛、锆、镍和铁等过渡金属。
这种材料的优点是吸附氢气的能力比较强，但价格相对较高。
二、金属氢化物储氢材料的研究进展随着科技的发展，金属氢化物储氢材料的研究也取得了一定的进展。
以过渡金属氢化物为例，钛系和锆系储氢材料是目前研究比较活跃的两个方向。
其中，锆系储氢材料具有高储氢容量、较低的反应活化度和较好的热稳定性等特点。
研究表明，锆系储氢材料的理论存氢量可以达到2.0wt%，但其反应活化度较低，需要高温才能进行储氢反应。
因此，如何提高锆系储氢材料的反应活化度，是当前研究的热点之一。
而钛系储氢材料则具有较高的反应活化度和储氢速率，但其储氢容量较低，只有1.5wt%左右。
因此，钛系储氢材料的研究主要集中在如何提高其储氢容量和维持其高活性的方向上。
目前，许多研究团队通过改变钛系储氢材料的组成和微观结构，以期望提高其储氢性能。
除此之外，还有一些新型金属氢化物储氢材料也正在被研究。
比如，基于金属有机骨架的储氢材料和基于金属-氧化物的复合储氢材料等，这些新型材料具有较高的储氢容量和热稳定性，但其制备工艺和成本也更加复杂和昂贵。
三、金属氢化物储氢材料的应用前景金属氢化物储氢材料因其高存氢能力、易于操控和储氢稳定性等优点，被广泛应用于氢能、新能源汽车、储能等领域。
储氢材料
金属储氢材料可分为两大类,一类是合金氢化物材料,另一类是金属配位氢化物材料。某些金属或合金与氢反应后以金属氢化物形式吸氢,生成的金属氢化物加热后释放出氢,利用这一特性储氢,其储氢密度可达标准状态下氢气的1 000倍,与液氢相同甚至超过液氢[4]。迄今为止,趋于成熟和具备实用价值的金属氢化物储氢材料主要有稀土系、Laves相系、镁系和钛系四大系列。
四、结束语
金属储氢材料,不仅是优良的储氢材料,还是新型的功能材料,可用于电能、机械能、热能和化学能的转换和储存,具有广阔的应用前景。然而到目前为止,那些在室温下容易释放氢的金属氢化物,其可逆吸氢量不超过2%,无法满足实际需求。同时由于成本、原料来源和性能缺陷等诸多原因的制约,使得这些材料的实际应用受到限制。从可持续发展的战略角度出发,新型的金属储氢材料应满足这样一些要求:①原料来源广、成本低、制造工艺简单;②密度小、氢含量高、能量密度大;③可逆吸放氢速度快、效率高;④循环使用寿命高等。国际能源协会(IEA)规定未来新型储氢材料的标准为:在低于373 K下吸氢容量大于5%。要达到这一标准,科研工作者尚需协同努力,做好金属储氢材料的研究工作。
[5]蔡学章.Ti45Zr38Ni17非晶粉和准晶粉的高压贮氢[J].稀有金属快报,2003,22(11):18-19.
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一、氢的存储标准与现状
衡量储氢材料性能的标准主要有两个:体积密度(kg/m3)和储氢质量分数。体积密度为系统单位体积内储存氢气的质量,储氢质量分数为系统储存氢气的质量与系统质量的值。另外,充放氢的可逆性、充放气速率及可循环使用寿命等也是衡量储氢材料性能的重要参数。
储氢材料调研报告
储氢材料调研报告
《储氢材料调研报告》
一、引言
随着全球资源问题日益凸显，氢能作为清洁能源备受瞩目。
储氢技术是氢能利用的重要环节，而储氢材料的发展则成为研究的热点。
本报告旨在对当前储氢材料的研究现状进行调研，为相关领域的科研人员和企业提供参考。
二、储氢材料概述
储氢材料是指能够吸附、吸收或储存氢气的材料。
它们可以通过物理吸附、化学吸附或固体溶解等方式储存氢气，并在需要时释放出来。
常见的储氢材料包括金属氢化物、碳纳米结构、金属有机框架、氢化物等。
三、储氢材料的研究现状
1. 金属氢化物
金属氢化物是最常见的储氢材料之一，可以通过调控合金组成和微观结构来提高其储氢性能。
目前，氧化镁基金属氢化物和LaNi5等金属氢化物的研究取得了一定的进展。
2. 碳纳米结构
碳纳米结构具有较大的比表面积和丰富的活性位点，是理想的储氢材料。
石墨烯、碳纳米管及其衍生物在储氢领域也受到了广泛关注。
3. 金属有机框架
金属有机框架是一类新型多孔材料，由金属离子和有机连接体组成，具有调控孔隙结构、化学稳定性和多种储氢机制的潜力。
四、展望与挑战
储氢材料的研究仍面临着诸多挑战，如储氢量、吸附/解吸温度、循环稳定性等问题亟待解决。
未来，通过材料设计、合成技术和储氢系统的完善，储氢材料有望取得更大的突破。
综上所述，储氢材料是实现氢能利用的关键环节，其研究现状及发展趋势将对氢能产业的发展产生深远影响。
我们期待通过这份调研报告，为相关领域的科研人员和企业提供有益参考，推动储氢材料的创新与应用。
储氢材料综述
储氢材料研究现状与发展趋势xxx摘要：氢能作为一种新型的能量密度高的绿色能源,正引起世界各国的重视。
储存技术是氢能利用的关键。
储氢材料是当今研究的重点课题之一,也是氢的储存和输送过程中的重要载体。
本文综述了目前已采用或正在研究的储氢材料,如金属储氢(镁基储氢、Fe-Ti基储氢、金属配位氢化物、钒基固溶体型储氢)、碳基储氢、有机液体储氢等材料,比较了各种储氢材料的优缺点,并指出其发展趋势。
关键字：储氢材料，储氢性能，金属储氢，碳基储氢，有机液体储氢。
1.引言氢原料来源广泛、无污染且能量转换效率高，是解决未来清洁能源需求问题的首选新能源之一。
氢是宇宙中含量最丰富的元素之一。
氢气燃烧后只产生水和热，是一种理想的清洁能源。
氢能利用技术，如氢燃料电池和氢内燃机，可以提供稳定、高效、无污染的动力，在电动汽车等领域有着广泛的应用前景。
由于氢能技术在解决人类面临的能源与环境两大方面的重大作用，国内外对氢能技术都有大量资金投入，以加快氢能技术的研发和应用。
氢能作为一种储量丰富、来源广泛、能量密度高的绿色能源及能源载体，正引起人们的广泛关注。
氢能的开发和利用受到美、日、德、中、加等国家的高度重视，以期在21世纪中叶进入氢能经济(hydrogeneconomy)时代。
氢能的利用需要解决三个问题:氢的制取、储运和应用，而氢能的储运则是氢能利用的瓶颈。
氢在正常情况下以气态形式存在、密度最小、且易燃、易爆、易扩散，这给储存和运输带来很大困难。
当氢作为一种燃料时,必须具有分散性和间歇性使用的特点,因此必须解决储存和运输问题。
储氢和输氢技术要求能量密度大(包含质量储氢密度和体积储氢密度)、能耗少、安全性高。
当氢作为车载燃料使用(如燃料电池动力汽车)时,应符合车载状况的要求。
对于车用氢气存储系统,国际能源署(IEA)提出的目标是质量储氢密度大于5wt%,体积储氢密度大于50kgH2/m3,并且放氢温度低于423K,循环寿命超过1000次;而美国能源部(DOE)提出的目标是到2010年质量储氢密度不低于6wt%,体积储氢密度大于45kgH2/m3;到2015年上述指标分别达9wt%和81kgH2/m3;到2010年车用储氢系统的实际储氢能力大于3.1kg(相当于小汽车行使500km所需的燃料)。
基于新型金属有机框架材料的储氢材料研究
基于新型金属有机框架材料的储氢材料研究近年来，随着氢能技术的不断发展，氢储存材料成为了研究的热点之一。
目前，储氢技术主要有物理吸附、化学吸附和氢化反应法等方法，其中物理吸附是目前应用最广泛的一种技术。
然而，传统的储氢材料吸附储氢能力低，储氢速率慢，使用寿命短等缺点一直未能得到很好的解决。
因此，开发新型高效储氢材料迫在眉睫。
基于新型金属有机框架材料（MOF）的储氢材料是目前备受研究的一种储氢新材料，其优势主要是具有高孔容、高表面积、高吸附储氢能力等特点。
MOF作为一种有机金属结构材料，可通过不同金属离子和多种有机配体的组合制备而成，因此可根据其组成和结构的不同，调控其吸附储氢量和速率，应用范围广泛。
MOF不仅可以作为单一的储氢材料，还可以与其他材料组合使用，如MOF与聚氨酯材料的复合，可以形成具有高机械强度和高储氢能力的材料，使MOF材料得到更广泛的应用。
目前，许多研究机构已经推出了多种MOF相关的储氢材料，如纳米多孔金属骨架材料、ZIF-8、MIL-101等，这些材料的研究已经取得了一定的突破。
例如，美国麻省理工学院的科学家们已经成功地将MOF与聚氨酯材料复合，制备出一种名为“GelMOF”的新型材料。
这种材料具有高储氢能力和高机械强度，可以在不加压的情况下储存氢气，且储存速率较快，为未来氢能储存技术的发展提供了新的思路。
此外，还有一些MOF材料通过对其化学结构的改变来增加其储氢能力，如利用羰基等取代基团改变MOF的孔径大小和表面性质，以提高其吸附储氢能力。
这种方法能够有效地增加MOF的储氢容量，未来有望成为MOF材料研究的重点之一。
当然，MOF材料在储氢领域的应用还存在一些挑战，如MOF材料在实际应用中易受到湿度、温度等因素的影响，从而影响其储氢性能和稳定性。
因此，加强MOF材料的稳定性和抗污染能力研究，是MOF材料研究的一个重要方向。
总体来说，基于新型金属有机框架材料的储氢材料是未来储氢领域的一个重点研究方向。
文献综述
新型材料储氢合金的研究与发展状况摘要：储氢材料是伴随着氢能利用在最近三十多年才发展起来的新型功能材料。
它在氢能系统中作为氢的存储与输送的载体是一种重要的候选材料。
20世纪60年代，材料王国里出现了能储存氢的金属和合金，统称为储氢合金。
这些合金材料具有很强的捕捉氢的能力，它可以在一定的温度和压力条件下，氢分子在合金中先分解成单个的原子，而这些氢原子便“见缝插针”般地进入合金原子之间的缝隙中，并与合金进行化学反应生成金属氢化物，外在表现为大量“吸收”氢气，同时放出大量热量。
而当对这些金属氢化物进行加热时，它们又会发生分解反应，氢原子又能结合成氢分子释放出来，而且伴随有明显的吸热效应。
采用储氢合金来储氢，不仅具有储氢量大、能耗低，工作压力低、使用方便的特点，而且可免去庞大的钢制容器，从而使存储和运输方便而且安全。
氢与储氢材料的组合,将是21世纪新能源—氢能的开发与利用的最佳搭档。
关键词：镁基储氢合金; 机械合金化; 储氢性能; 复合材料前言：纵观历史长河，从最早的化石能源——煤炭、石油、天然气，到后来的蒸汽能、电能，乃至近代的太阳能、风能、水能、潮汐能和热能、生物能、核能等均为人类文明发展做出了不可估量的贡献。
但是，一方面化石燃料的储量有限，据估计[1],现有的石油资源按现在的开采速度到2050年将告耗尽，人类将面临着“世界能源危机”；另一方面，化石燃料作为能源材料造成全球生态环境污染日益严重；温室效应使气候变暖；风、涝、干旱等灾害频频发生，严重影响了人类生存和工、农、林、牧、渔业的发展，而且有愈演愈烈的趋势。
因此，能源和环境问题引起了世界各国的关注，纷纷采取切实措施，保护环境，开发新能源。
氢能正是一种在常规能源危机的出现后，人们期待的一种新的二次能源，而储氢合金材料正是装载氢能的最佳材料。
主题：一、氢能简介氢位于元素周期表之首，它的原子序数为1，在常温常压下为气态，在超低温高压下又可成为液态。
作为能源，氢有以下特点:(1)所有元素中，氢重量最轻。
金属有机框架材料在储氢材料中的应用研究
金属有机框架材料在储氢材料中的应用研究近年来，能源危机与环境污染问题日益凸显，为了解决这些问题，人们对新能源的研究与开发越发重视。
而储氢技术作为绿色能源的一种重要手段，备受关注。
在储氢材料的研制过程中，金属有机框架材料展现出了其独特的应用潜力。
本文将探讨金属有机框架材料在储氢材料中的应用研究。
一、金属有机框架材料简介金属有机框架材料（MOF）是一种由金属离子或金属簇与有机配体通过配位键连接组成的多孔晶体材料。
其具有高度结构可调性、大比表面积、高孔隙度等特点，广泛应用于气体储存、分离、催化等领域。
二、金属有机框架材料在储氢材料中的应用1. 储氢容量的提升金属有机框架材料因其高度可调性的特点，在储氢材料中可以通过调整其结构或配体的功能化来提升储氢容量。
例如，通过引入具有良好氢气吸附能力的有机配体，可以增加金属有机框架材料的氢气吸附量，提高储氢容量。
同时，通过调整金属离子的种类和配位数，也能有效提高材料的氢储存能力。
2. 氢气的吸附与释放金属有机框架材料具有大孔隙和高比表面积的特点，能够提供充足的空间来吸附和存储氢气。
通过调节金属离子和有机配体的选择，可以实现对氢气吸附和释放温度的调控，提高储氢材料的反应活性和循环利用性。
3. 储氢性能的稳定性金属有机框架材料在储氢材料中还具有很好的稳定性。
通过选择稳定的金属离子和有机配体，可以提高储氢材料的化学稳定性和热稳定性，避免因储氢过程中的材料损失而引起的性能下降。
三、金属有机框架材料在储氢材料中的挑战与展望尽管金属有机框架材料在储氢材料中具有广阔的应用前景，但仍存在一些挑战。
首先，如何选择合适的金属离子和有机配体，并调控其结构和比例，是一个需要进一步研究的问题。
此外，金属有机框架材料的合成和制备方法也需要不断改进，以提高材料的可控性和产量。
同时，金属有机框架材料的稳定性和循环使用性也需要进一步提高。
展望未来，金属有机框架材料在储氢材料中的应用仍有许多发展空间。
金属氢储存材料的研究与应用
金属氢储存材料的研究与应用随着全球能源危机的不断加剧，人们已经逐渐意识到，要保障未来能源的可持续发展，必须要加强对于新能源技术的研究和推广。
而金属氢储存材料就是其中的一个非常重要的领域。
本文将围绕着金属氢储存材料的研究和应用展开讨论。
一、金属氢储存材料的研究背景在全球环保意识日益增强的背景下，人们对于新能源技术的研究和推广越来越重视。
在众多新能源技术当中，储氢技术无疑是其中非常重要的一种。
传统的储氢技术主要是通过压缩氢气或是液化氢气来实现，但是这种方法存在着较高的安全风险和成本。
金属氢储存材料的研究和应用则是一种更为先进和可行的替代方案。
而金属氢储存材料本质上是利用了氢原子的特殊物理性质来实现储存的。
由于氢原子的名义电负性非常低，而金属原子的电负性一般比氢原子高，因此金属原子在配位化学反应中会更容易的提供给氢原子所需要的电子。
二、金属氢储存材料的分类金属氢储存材料可以根据材料的结构和工作原理进行分类。
结构上，一般可以分为非晶相材料、多孔分子卡宾、金属氢化物和水合物四种。
而从工作原理上来看，则可以分为物理吸附法和化学吸附法两种类型。
其中，非晶相材料是一种通过改变金属材料的晶体结构，使得氢原子可以均匀的分布在整个储存材料内部的方法。
而多孔分子卡宾则具有较高的表面积和反应活性，能够有效地促进氢原子的储存。
金属氢化物则是通过金属与氢反应形成的一种化合物来实现储氢，并能够在比较宽广的温度和压力范围内进行这种反应。
水合物则是一种利用水分子促进氢原子的储存的方法。
三、金属氢储存材料的应用前景金属氢储存材料的应用前景非常广阔。
首先，在未来的新能源汽车领域中，金属氢储存材料将成为一种非常重要的储氢方案，能够有效的促进车辆的续航里程和提高安全性。
目前，世界上的多个地区已经开始大力推广使用储氢汽车，而金属氢储存材料则是这种汽车未来的主要储氢方案。
其次，在工业领域中，金属氢储存材料也能够为能源的储备和输送提供有效的支持。
氢气在新型金属有机骨架材料中的储存稳定性研究
氢气在新型金属有机骨架材料中的储存稳定性研究氢气作为一种清洁能源，被广泛认为是未来能源的重要替代品。
然而，由于氢气的低密度和高易燃性，其在储存和运输过程中面临着诸多挑战。
因此，寻找一种有效的氢储存材料至关重要。
近年来，新型金属有机骨架材料因其具有高表面积、可调控孔径大小和化学稳定性等优点，成为研究氢储存材料的热门领域之一。
一、引言氢气作为一种清洁能源，被广泛应用于燃料电池、航空航天等领域。
然而，由于氢气的低密度和高易燃性，其在储存和运输过程中面临着较大的安全隐患。
因此，寻找一种高效、安全的氢储存材料成为了当今研究的热点之一。
新型金属有机骨架材料以其独特的结构和性能，被认为是理想的氢储存材料候选者之一。
本文将重点研究氢气在新型金属有机骨架材料中的储存稳定性，并探讨其应用前景。
二、新型金属有机骨架材料在氢储存中的优势新型金属有机骨架材料是一类由金属离子和有机配体通过配位相互连接而成的多孔晶体材料。
其具有高比表面积、可调控的孔道大小和结构、化学稳定性等优点，使其成为理想的氢储存材料。
与传统氢储存材料相比，新型金属有机骨架材料具有以下明显优势：1. 高比表面积：新型金属有机骨架材料具有高度有序的多孔结构，大大增加了其比表面积，有利于氢气的吸附和储存。
2. 可调控孔径大小和结构：新型金属有机骨架材料的孔径大小和结构可以通过合理设计和选择有机配体进行调控，从而实现对氢气的选择性吸附和释放。
3. 化学稳定性：新型金属有机骨架材料由于其金属-有机配位键的强度和稳定性，具有较高的化学稳定性，有助于提高氢气的储存稳定性。
总结一下本文的重点，我们可以发现，新型金属有机骨架材料具有诸多优势，为其在氢储存领域的应用提供了广阔的发展空间。
接下来，我们将重点讨论及相关挑战。
三、氢气在新型金属有机骨架材料中的储存稳定性研究1. 氢气吸附性能研究氢气的吸附性能是评价氢储存材料性能的重要指标之一。
新型金属有机骨架材料具有高比表面积和多孔结构，对氢气的吸附能力较强。
关于贵金属支撑剂上储氢材料制备与性能的研究
关于贵金属支撑剂上储氢材料制备与性能的研究随着全球对于能源环保的越来越关注，新能源发展也越来越受到重视。
其中，氢燃料电池技术作为一种清洁能源技术，越来越受到广泛关注。
储氢材料作为氢燃料电池的关键组件，其表现直接影响着氢燃料电池的性能。
因此，寻求一种高效的制备储氢材料的方法，成为了当前重要的研究方向之一。
贵金属的特殊活性与化学惰性使得它具有很好的催化性能。
因此，添加贵金属作为催化剂在化学反应中被广泛应用。
贵金属添加到储氢材料中，也将为材料储氢性能提供良好的支撑。
目前，人们对于贵金属所起的支撑剂作用进行了深入研究。
一方面，添加贵金属催化剂可以改善氢化反应动力学。
寻找适宜的贵金属添加剂，其中催化剂的容量和活性也是关键因素。
研究表明，如Ir、Pd、Pt等贵金属的小颗粒可以催化反应，从而改善材料的储氢性能。
例如，Pt纳米颗粒可以催化氢态氮化硅(SiNH)的吸氢反应。
而Pd、Pt纳米颗粒可以催化氧化亚氨铝锂氢化反应，提高锂镁氮化物体系的氢气释放动力学。
同时，实验发现，贵金属纳米颗粒添加对于氢化动力学的改善也与反应体系有关。
另一方面，添加贵金属作为材料催化剂，能增加材料的表面活性位，并且改善材料的吸附性能。
这对于材料的氢化性能具有重要的作用。
例如，研究表明：Pd 添加到纳米Si相(LixSi)，可以形成氢吸附中心并提高材料吸氢容量和吸氢速率。
Pt添加到锂氮化硼(BN)中可以形成PtxB形成克服材料表面缺陷，提高束缚态氢原子的吸附能，增加材料的储氢性能。
除了贵金属，还有一些无机添加剂也可以起到类似的支撑作用。
如锂、钠等元素，它们能够与氢元素发生化学键的形成。
研究表明，在锂、钠等元素的添加下，TiFe合金的吸氢容量和释放动能也能得到显著提高。
同时，还有一些有机添加剂如热塑性聚氨酯、聚乙烯醇等，能有效提高材料的储氢性能。
总之，贵金属催化剂的添加可以提高储氢材料的储氢性能。
这对于氢燃料电池的发展具有极大的推动作用。
未来，寻找更加合适的支撑剂成为了研究的重点。
储氢材料综述
化学方式储氢
金属（合金）储氢材料
络合氢化物储氢材料
金属（合金）储氢材料
金属（合金）储氢材料与氢反应：M
络合氢化物性能改善
掺杂
掺杂改善了配位氢化物的脱氢性能.[4] K2TiF6掺杂NaAlH4体系 与纯NaAlH4脱氢相比, 动力学性能显著提高
KK2TiF6掺杂NaAlH4与纯NaAlH4样品的脱氢曲线[3]
阴阳离子替代 阴阳离子替代改善价键结合能，进而改善热稳定性 和动力学性能[4]
阳离子替代 用Li原子部分替代对Na3AlH6中的Na原子,形成 Na2LiAlH6,该氢化物平台压降低。
•
阴离子替代 用F原子部分替代Na3AlH6中的H原子,形成Na3AIH6-xFx, 该氢化物展现了较好的平台性能。
•
氢化物反应失稳
氢化物反应失稳是通过添加适当的反应物来改变氢 化物的原有分解路径,以形成更加稳定的脱氢产物。[4] AH2+B↔ABx+xB 反应焓较小,从而降低了 氢化物的分解温度,且易 于可逆加氢反应的进行
谢谢观看
n H 2 MH n 2
M—金属或者合金 吸氢放热，放氢吸热 由P-C-T曲线图可知， 反应进行的方向取决于 温度和氢压力。
P-C-T曲线图[1]
金属（合金）储氢材料分类：
A5B A2B
A元素：容易形成稳定 氢化物的放热型金属
B元素：难于形成氢化 物的吸热型金属
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74 淮 阴 工 学 院 学 报 2009年
人们对镁基储氢材料进行了一些理论研究和 探讨 ,但对镁基储氢材料吸 /放氢过程的热力学和 动力学参数 、镁基储氢材料与氢气相互作用的本 质及镁基储氢材料吸 /放氢涉及到的反应缺少研 究 ,此方面可做的工作很多 。为了更好地设计出 储氢材料的组分 ,也值得研究者去开拓 。
3 L i - N - H 储氢材料的理论研究
Song等 对 L i - N - H 体系相关的一系列化合 物 L i3N、L i2 NH、L iNH2、L iH 和 NH3 的生成焓和键 能等进行了计算 ,从理论上证明氨中间体机理的 正确性 ,并指出 L iNH2 中两个氢的脱附能量不同 。 此外 , L i3N 团簇结构与性质的研究对于理解物质 从微观到宏观的过渡具有重要作用 , L i3 N 作为新 型高容量储氢材料 ,研究 L i3N 团簇对于理解该材 料的储氢机理非常重要 。
尽管人们对镧基储氢材料的化学键 、电子结 构 、电极特性以及成键特征等方面进行了较多地 研究 ,但对镧基储氢材料吸 /放氢的本质 、吸 /放氢 的机理以及镧基储氢材料与氢气相互作用研究很
收稿日期 : 2009 - 04 - 20 作者简介 : 周素芹 (1976 - ) ,女 ,江苏泗阳人 ,讲师 ,在读博士 ,从事分子与材料计算模拟 。
由于 L i - N - H 系氢化物的结构无论在实验 上还是在理论上都没有统一的认识 ,所以 L i - N H 系氢化物的计算主要是针对其最低能量空间群 的寻找上 ,仍然需要大量的研究工作 。
4 其它金属储氢材料的理论研究
最近 ,杨身园等利用第一性原理计算研究了 轻碱土金属覆盖的富勒烯的储氢性质 。他们首先 发现钙和锶在 C60上吸附很强 ,可以均匀地覆盖在 C60表面上 ,形成 M32 C60 。它们之间的相互作用机
- H 等储氢材料的理论研究 ,近几年有较多报道 。
1 镧基储氢材料的理论研究
早在 1983年 ,W estlake对 LaN i5 , LaN i4 A l, La2 N i4M n氢化物中氢与金属的化学计量关系和氢在
金属金格间隙中占有位置的几何模型进行了量子 化学计算研究 。Ono 等假设在 LaN i5 H3 形成时 H 原子主要占据靠近基平面 (12n位 ) ,构造了 12n位 两种模型 ,研究了 LaN i5 - H2 体系 。 Tatsum i等研 究了 LaN i5 - H 固溶体的原子结构和热力学性质 , 计算得出 : 12n位的能量最低 ,其次为 6m 位 。Hec2 to r等比较了 LaN i5 H3 和 LaN i5 H7 的计算结果 ,得 知 H 原子首先排布在晶体中上层的间隙 ,并且优 先占据 12n和 6m 位 。此外 ,人们运用从头算法和 密度泛函理论 (DFT) 等方法对 LaN i5 - H2 体系的 化学键 、电子结构 、电极特性以及成键特征等方面 进行了研究 。
为了理解 L i - N 储氢体系的储氢机理 ,为替代 和添加催 化剂 研究 提 供 理 论 依 据 , 人 们 对 L iH、 L i3 N、L iNH2 和 L i2 NH 的电子结构计算也进行了许 多研究 , Bonacic - Koutecky等用从头算 C I方法计 算了 L inH ( n = 1～7)和 L inH2 ( n = 2～6)及其阳离 子团簇的电子结构和几何结构 ,得到了其稳定结 构和电离势 ,预言了它们的性能 。Bertolus等引用 DFT和势模型两种方法研究了 L inHn和 L in + 1Hn
制与金属未占据的 d轨道有关 。铍和镁没有可利 用的 d轨道 ,因此与 C60的相互作用很弱 。其次 , 钙 、锶与 C60间的电荷转移在表面附近产生一个强 电场 ,能够极化氢分子 ,使得氢分子的吸附能力分 别达到 0. 4eV /H2 和 0. 2eV /H2 ,非常适于实际应 用 。第三 ,在 Ca32 C60上可吸附至少 92 个氢分子 , 由于钙质量较氢 ,最后的储氢质量分数达到 8. 04%。综合以上 3个因素 ,他们认为钙优于以前 研究的所有覆盖在 C60表面上的金属 。他们还利 用第一性原理研究了 Ti覆盖的富勒烯的储氢性 质。
0 引言
储氢材料的研究是当前能源材料研究的一个 热点项目 。大量文献检索和调研表明 ,国内外对 储氢材料的研究 ,在储氢合金 、络合物 、碳材料及 玻璃微球等材料的实验方面有很多报道 ,期望研 究出具有储氢量大 、吸放氢可逆 、有较低的解吸附 温度和较高的解吸附动力学 、成本低 、生命周期长 等性质的储氢材料 。与此同时 ,人们也开始运用 量子力学和分子模拟等理论方法从微观上探讨储 氢材料的结构与性质 。对于镧基 、镁基以及 L i - N
为了了解掺杂的过渡金属对镁基储氢材料的 作用 ,人们对掺杂体系进行了密度泛函理论 (DFT) 计算 ,然而这些计算局限于将体相镁原子用过渡 金属替换 ,因而只是考察了掺杂对体相储氢的影 响 。Du等对表面用钛替代了的镁表面上氢气的解 离进行了研究 ,发现表面存在钛原子时 ,氢的解离 能垒降至 0. 1eV。江 涛等通过理论计算详细研究 了镍掺杂的镁 ( 0001)面上氢气的解离过程 ,计算 了解离过程的势能曲线 ,并对氢分子解离过程及 其机理进行了探讨 。
O verv iews of Theoretica l Study on M eta l Hydr ides Storage M a ter ia ls
ZHOU Su - qin (College of L ife Science and Chem ical Engineering, Huaiyin Institute of Technology,
+ ( n = 1～7)以及 L i14 H13 +团簇 ,认为团簇中 L i— H 键是完全的离子键 ,而且团簇的稳定性与离子键 的 数 目 无 关 。 H inchliffe 对 L iNH3 + , L iNH2 , 和
L i2NH 成键特性进行了研究 。 Yoshino等用平面波 赝 势 方 法 对 MXHn ( N aA1H4 , L iA1 H4 , L iBH4 和 L iNH4 , )的最稳定晶体结构进行组成离子的局 部化学键进行研究 ,认为 X和 H 通过共价键形成 XHn离子 ,而 M 和 XHn之间却是通过离子键结合 的 ,电荷是从 M 向 XH 转移 。A rm strong等用从头 算方法在 6 - 31G和 6 - 31G3 3 基组水平上对 L iNH2 , L i3 N , (L iNH2 )和 (L i2 NH ) 2进行研究 ,给出 了不同位置的 L i—N 键 、N —H 键键长 。Novak等 用局域自旋密度近似 LSDA 方法对 3d电子金属替 代 L i3N 的 L i2 [ (L i1 - xM x) N ] (M = Co, N i, Cu)的 电子结构进行了研究 ,认为 M 阳离子均为 + 1价 。 M iwa等利用 DFT的第一性原理计算了 L iNH2的生 成焓等 ,提出如果用电负性更强的元素取代其中 的 L i会使放氢温度降低 。 Zhang等更进一步计算 了用 K和 M g部分取代 L iNH2 中的 L i后物质的能 量 ,提出用 M g取代 L i会降低放氢温度 ,同时还指 出用共价能力更弱的 P元素取代 N 也会降低放氢 温度 。 Gup ta 等用从头算方法研究了 Cu, N i替代 L i对电子结构和第二步反应焓的影响 ,指出 N i替 代更有效 。 Schon等对 L ixNa6 - xN2 ( x = 0, 1,. . . , 6)进行了能量优化 ,并用量子力学方法对最稳定 结构进行了分析 , 认为 x = 2, 4 的结构最稳定。 Sarnthein等用从头算分子动力学方法研究了 L i3 N 固体中的缺陷和 H2 的扩散行为 。
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第 3期 周素芹 : 金属储氢材料理论研究综述 75