Al掺杂对Mg2Ni储氢性能影响的计算研究的开题报告.docVIP

本 科 毕 业 设 计 开 题 报 告 题 目：Al掺杂对Mg2Ni储氢性能影响的计算研究 学 生 姓 名： 学号： 所在院（系）：材料科学与工程学院 专 业 班 级：金属1101班 指 导 教 师： 2015年3月18日 选题的目的及研究意义 选题的目的：氢能作为一种清洁能源受到人们的广泛关注，石化能源的日益枯竭以及对环境的污染使得对氢能的研究和开发日趋重要。 研究意义：氢气的储存和运输是氢能开发利用的关键技术之一。由于具有储氧量高（3．6％，质量分数)、价格低廉、资源丰富等突出优点，A2B型Mg2Ni合金被认为是最具有应用前景的储氢合金之一。 综述与本课题相关领域的研究现状、发展趋势、研究方法及应用领域等Mg2Ni合金虽然是最具有应用前景的储氢合金之一，但由于其吸放氢动力学性能较差，阻碍了其实际的应用。为了优化Mg2Ni合金的储氢性能，从Reilly和Wiswal以熔炼法成功合成Mg2Ni合金以来，人们就对该合金体系进行大量的实验和理论研究，通过球磨的方法合成Mg2Ni0.75M0.25（M=Ti，Cr，Mn，Fe，Co，Ni，Cu，Zn)合金，发现Ti和Cu替代Mg2Ni合金中的部分Ni原子可以较好地改善合金的储氢性能；添加少量的Ag不会改变合金的结构，但Ag的添加可以改善合金的吸放氢动力学性能；而采用Al和Ti取代Mg2Ni合金中部分Mg原子，发现元素替代后新型合余Mg3MNi2(M=Ti，A1)为立方晶系，其中Mg--Ni键较Mg2Ni中的Mg--Ni键弱，决定了它较Mg2Ni合金具有较低的吸救氢湿度：Kalisvaart和Fan等对二元的和三元的Mg基复杂合金氧的吸附性能进行了研究指出，添加Al、Fe、Ti的三元合金比二元合金具有更优越的吸附性能。 发展趋势：近年来，人们针对Mg2Ni体系的相关性能也开展了一定的理论研究。如HAUSSERMANN等采用赝势平面波方法考察了Mg2NiH4氢化物的成键特性及其稳定性，发现Mg2NiH4中包含一种具有四面体结构且带有18个电子的NiH44-阴离子，且认为Al部分取代Mg可明显削弱氢化物的结构稳定性。JASEN等采用密度泛函理论计算方法考察了Mg2NiH4氢化物的电子结构，发现Ni-H相互作用明显强于Mg-H的，且其主要表现为Ni sp与H s轨道电子的成键作用。马树元等采用第一原理方法考察了Mg2Ni及其氢化物的电子结构，发现在Mg2Ni合金中，Ni-Ni间相互作用明显强于Mg-Ni的，且Mg2NiH4氢化物的稳定性与Mg2+与NiH44-的离子相互作用密切相关。ZENG等采用从头算法考察了元素Al、Ag对Mg2NiH4氢化物脱氢反应焓的影响，发现元素Al或Ag部分取代氢化物中的Mg位，均降低了氢化物的稳定性，改善了体系的脱氢热力学行为。 研究方法：采用基于密度泛函理论的赝势平面波方法，计算Mg2-xAlxNiH4(x=0, 0.125, 0.25)合金的晶胞体积、电子态密度、电荷布居、生成焓，分析原子间成键和结构的稳定性。研究Al部分替代Mg对Mg2Ni台金及其氢化物的结构和储氢性能的影响。 应用领域：安全、经济、高效率的金属合金储氢方式很好的解决了传统的氢储存方式不能满足大量储存氢的要求，为氢的储运提供了更好的途径。用储合金来制作飞机和汽车氢燃料发动机，虽然处于研究、试验阶段但前景看好。氢能交通工具具有高的热效率，对环境无污染的优点。储氢材料还可以用来对氢、氘、氚进行分离，工艺简单，能耗少、效果好。对本课题将要解决的主要问题及解决问题的思路与方法、拟采用的研究方法（技术路线）或 设计（实验）方案进行说明-xAlxNiH4(x=0, 0.125, 0.25)合金的晶胞体积、电子态密度、电荷布居、生成焓，分析原子间成键和结构的稳定性 （5）处理分析相关数据 （6）得到结论 4．论文写作提纲 （1）任务书 （2）中英文摘要 （3）目录 （4）引言 （5）论文正文 （6）结论 （7）致谢 （8）参考文献 检索与本课题有关参考文献资料的简要说明[1] 童燕青，欧阳柳章. 镁基储氢合金的必威体育精装版研究进展[J]. 金属功能材料, 2009,16(10):38-40 [2] V. Yu Zadorozhnyy. Hydrogen sorption properties of nanostructured bulk Mg2Ni intermetallic compound [J]. Journal of Alloys and Compounds. 2