過渡金屬對Mg2Ni吸氫動力學(xué)的影響機理.pdf

1、論文主要從電子結(jié)構(gòu)角度，采用LST/QST方法對比分析不同過渡金屬對氫在Mg2Ni體相內(nèi)的擴散動力學(xué)的影響機理，給實驗結(jié)果提供理論指導(dǎo)。
　　1、首先研究了氫原子在Mg2Ni(100)面的吸附及擴散性能，計算結(jié)果表明氫原子在最穩(wěn)定吸附位(K空位）的吸附能為0.85 eV。將H原子吸附在空位優(yōu)化后的結(jié)構(gòu)作為初態(tài)，在Mg2Ni(100)面次表面Mg-Ni橋位添加氫原子，將優(yōu)化后的結(jié)構(gòu)作為末態(tài)，利用LST/QST過渡態(tài)搜索，計算得擴散勢

2、壘為0.91 eV。擴散勢壘較高，這與實驗中得到Mg2Ni氫化物很穩(wěn)定，所以反應(yīng)動力學(xué)性能不好的結(jié)論相符。
　　2、在AgMg1Ni6(100)面和TiMg1Ni6(100)面，計算得到氫原子在Ni頂位吸附能最高，說明Ni頂位是氫原子最穩(wěn)定的吸附位。氫原子在AgMg1Ni6(100)面由Ni頂位擴散到次表層的擴散勢壘為0.24 eV，在TiMg11Ni6(100)面由Ni頂位擴散到次表層的擴散勢壘為0.72 eV，擴散勢壘均有所降

3、低。實驗結(jié)果表明，Mg2Ni的吸氫反應(yīng)焓為-65.14 kJ/mol，Mg2-xAgxNi(x=0.16667)的吸氫反應(yīng)焓為-53.63 kJ·mol-1。摻雜少量Ag的Mg2-xAgxNi(x=0.05，0.1)合金的動力學(xué)性能得到提高。Ti摻雜也能改善合金的動力學(xué)性能，如Mg1.5Ti0.5Ni在20個小時就達到放電的峰值。摻雜Ag，Ti以后，氫在合金內(nèi)更容易擴散，從而提高了合金動力學(xué)性能。
　　3、氫原子在Mg12Ni5P

4、d(100)面的擴散勢壘為0.48 eV。在Mg12Ni5Zn(100)面擴散勢壘（擴散到次表面Mg-Ni橋位）為0.07 eV，遠低于H原子在Mg2Ni(100)面的擴散勢壘。Mg原子和Pd/Zn的距離比未摻雜時Mg原子和Ni的距離小，說明摻雜后Mg原子和Pd/Zn的相互作用較強，氫原子和Mg原子相互作用減弱，摻雜使得氫更容易在合金中擴散。實驗證明Pd含量越高，氫的擴散系數(shù)越大。摻雜Pd能提高合金的放氫速率。而摻雜Zn后，Mg2Ni吸

5、放氫動力學(xué)性能提高了。計算結(jié)果和實驗結(jié)果相符。
　　4、在Mg12Ni5Zr(100)和Mg12Ni5Mn(100)面，Mg原子頂位和Mn原子頂位是氫原子最穩(wěn)定的吸附位，吸附能分別是1.68 eV、0.96 eV。氫原子在摻雜表面的吸附能較高，說明H原子穩(wěn)定吸附在表面。Mg原子和Zr的距離變大，說明Zr原子和Mg原子間的相互作用減弱。而Mn摻雜使原子間的距離減小，H和Mg、 Ni之間的相互作用增強。早前報道用Zr摻雜替代Ni能夠顯