過(guò)渡金屬對(duì)Mg2Ni吸氫動(dòng)力學(xué)的影響機(jī)理.pdf

1、論文主要從電子結(jié)構(gòu)角度，采用LST/QST方法對(duì)比分析不同過(guò)渡金屬對(duì)氫在Mg2Ni體相內(nèi)的擴(kuò)散動(dòng)力學(xué)的影響機(jī)理，給實(shí)驗(yàn)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(kuò)散性能，計(jì)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(guò)渡態(tài)搜索，計(jì)算得擴(kuò)散勢(shì)

2、壘為0.91 eV。擴(kuò)散勢(shì)壘較高，這與實(shí)驗(yàn)中得到Mg2Ni氫化物很穩(wěn)定，所以反應(yīng)動(dòng)力學(xué)性能不好的結(jié)論相符。
　　2、在AgMg1Ni6(100)面和TiMg1Ni6(100)面，計(jì)算得到氫原子在Ni頂位吸附能最高，說(shuō)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(kuò)散到次表層的擴(kuò)散勢(shì)壘為0.24 eV，在TiMg11Ni6(100)面由Ni頂位擴(kuò)散到次表層的擴(kuò)散勢(shì)壘為0.72 eV，擴(kuò)散勢(shì)壘均有所降

3、低。實(shí)驗(yàn)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(dòng)力學(xué)性能得到提高。Ti摻雜也能改善合金的動(dòng)力學(xué)性能，如Mg1.5Ti0.5Ni在20個(gè)小時(shí)就達(dá)到放電的峰值。摻雜Ag，Ti以后，氫在合金內(nèi)更容易擴(kuò)散，從而提高了合金動(dòng)力學(xué)性能。
　　3、氫原子在Mg12Ni5P

4、d(100)面的擴(kuò)散勢(shì)壘為0.48 eV。在Mg12Ni5Zn(100)面擴(kuò)散勢(shì)壘（擴(kuò)散到次表面Mg-Ni橋位）為0.07 eV，遠(yuǎn)低于H原子在Mg2Ni(100)面的擴(kuò)散勢(shì)壘。Mg原子和Pd/Zn的距離比未摻雜時(shí)Mg原子和Ni的距離小，說(shuō)明摻雜后Mg原子和Pd/Zn的相互作用較強(qiáng)，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(kuò)散。實(shí)驗(yàn)證明Pd含量越高，氫的擴(kuò)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(dòng)力學(xué)性能提高了。計(jì)算結(jié)果和實(shí)驗(yàn)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(shuō)明H原子穩(wěn)定吸附在表面。Mg原子和Zr的距離變大，說(shuō)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(qiáng)。早前報(bào)道用Zr摻雜替代Ni能夠顯