储氢材料二氢化钯力学与电子性质研究
发布时间：2021-10-25 01:03
钯具有可逆的吸收大量的氢形成钯氢化物的良好特性,因此,钯-氢（Pd-H）体系作为储氢材料一直被关注。另外,Pd-H体系被发现是第一个具有超导性的金属氢化物,超导转变温度Tc随氢浓度的增加而升高。对于Pd-H体系的研究主要集中于低氢含量的PdHx（x≤1）,高氢含量二氢化钯（PdH2）是潜在的车载储氢及高温超导材料,但是,其稳定结构和性能仍然是一个开放问题。本文基于密度泛函理论的第一性原理方法研究三维、二维和一维PdH2的潜在结构,讨论结构的稳定性,并进一步研究其力学和电子性质。为钯氢化物在储氢,电子器件和柔性材料等工程领域的潜在应用提供理论参考。本文采用从头算随机结构搜索方法搜索压力下潜在的PdH2晶体结构,获得了全局能量最低结构,该结构为六方密排（hcp）结构,对称群为P63mc。研究结果表明,在15 GPa时,hcp相发生了电子拓扑相变。当c/a在1.765～1.875之间时,hcp PdH2为亚稳结构。声子色散研究表明PdH
【文章来源】：燕山大学河北省
【文章页数】：142 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
中国燃料生产能源，基于2019BP的世界能源数据统计
燕山大学工学博士学位论文-2-所示为中国基于燃料的能源生产制造。可见，近年来随着科技的发展和进步，我国对能源的需求迅速增加。图1-2全球和地区2000-2017年按燃料来源划分的平均年能源消耗（EJ）及2012年至2017年（BP2018）的平均年增长率。Fig.1-2Averageannualenergyconsumption(EJ)byfuelsourcefrom2000–2017globallyandregionally,withaverageannualgrowthshownfrom2012through2017(BP2018).
第1章绪论-3-当前，全球能源主要依赖于煤炭和石油等燃料[1]。如图1-2所示为全球和地区2000-2017年按燃料来源划分的平均年能源消耗（EJ）及2012年至2017年（BP2018）的平均年增长率[2]。可见，发展中国家（如中国、印度）的能源消耗和增长率长期快速增长。由于能源消耗的不断增加，导致了一系列问题。如石油、煤炭等传统化石能源非可再生的使用，引起了人们对其资源枯竭、价格上涨的担忧；此外，大量燃料燃烧带来的高二氧化碳排放导致全球变暖等[3]。这些问题导致全球生存环境和结构的变化，引起台风、海啸、雾霾和高温等恶劣天气，严重威胁人类的生活、发展甚至威胁整个生态系统和人类的生存。这些威胁对科学界提出了一个重大挑战，即寻找可持续能源角度提供长期替代能的源解决办法。在这方面，已经进行了多次尝试，从各种自然来源用于可再生能源发电，如太阳能、风能、生物质和地热能[4-6]。然而，由于可再生能源的可变性和间歇性，如果不能有效地存储所收集的能量以促进按需利用，则可持续能源循环的利用将由于成本过高而无法大量应用。图1-3氢燃料电池Fig.1-3Hydrogenfuelcell除了有关二氧化碳排放和全球变暖的环境问题外，这些自然资源的有限供应和世界范围内日益增长的能源需求使得必须寻找安全、安全、充足和污染的替代能源。氢在元素周期表中的第一位，其为最轻的元素。氢具有材料的力学稳定性，研究者对氢的兴趣来自于它可以被用作化石燃料的替代物[7-9]。在整个宇宙中，氢的分布广泛质量占比约为75%。由于氢气如此轻，在大气中上升，其很少以纯氢气的形式存
【参考文献】：
期刊论文
[1]镁基储氢合金制备技术的研究进展[J]. 孙欣,阚洪敏,魏晓冬,张宁,王晓阳,龙海波. 化工新型材料. 2019(11)
[2]储氢合金作为直接硼氢化物燃料电池阳极催化剂的研究进展[J]. 闫静,田晓,赵宣,赵丽娟,杨艳春,陈均. 材料导报. 2019(13)
[3]基于金属氢化物固态氢源的氢燃料电池动力系统特性的研究[J]. 闫红丽,陆佐伟,敬志良,吴震. 过程工程学报. 2020(02)
[4]Zn替代对AB3型La-Mg-Ni合金相结构和电化学性能的影响及其失效行为[J]. 李一鸣,刘卓承,张羊换,任慧平. 中国有色金属学报. 2019(05)
[5]固溶体MAX相(Ti0.5V0.5)3AlC2的制备及其对MgH2储氢性能的催化影响[J]. 张欣,沈正阳,简旎,姚建华,高明霞,潘洪革,刘永锋. 无机化学学报. 2019(01)
[6]Nd替代La对AB3型储氢合金电化学性能的影响[J]. 扈琳,李虎林,李建平,徐大鹏,伊慧贤. 西安工业大学学报. 2018(05)
[7]氢纯化用Pd合金膜的研究进展[J]. 向富乐,郭秀梅,蒋利军. 稀有金属. 2019(05)
[8]基于AB5合金复合贮氢材料的研究进展[J]. 罗龙,吴文远,边雪,李培玉,齐健博. 稀有金属. 2018(05)
[9]镁基合金吸放氢动力学研究进展[J]. 杨庆宇,熊茫茫,杨峰,刘静. 材料导报. 2017(S1)
[10]稀土金属及其金属间化合物的研究与应用[J]. 李国玲,李星国. 中国稀土学报. 2016(06)
博士论文
[1]储氢材料钯铑基二氢化合金稳定性与力学性质研究[D]. 杨潇.燕山大学 2018
本文编号：3456344
【文章来源】：燕山大学河北省
【文章页数】：142 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
中国燃料生产能源，基于2019BP的世界能源数据统计
燕山大学工学博士学位论文-2-所示为中国基于燃料的能源生产制造。可见，近年来随着科技的发展和进步，我国对能源的需求迅速增加。图1-2全球和地区2000-2017年按燃料来源划分的平均年能源消耗（EJ）及2012年至2017年（BP2018）的平均年增长率。Fig.1-2Averageannualenergyconsumption(EJ)byfuelsourcefrom2000–2017globallyandregionally,withaverageannualgrowthshownfrom2012through2017(BP2018).
第1章绪论-3-当前，全球能源主要依赖于煤炭和石油等燃料[1]。如图1-2所示为全球和地区2000-2017年按燃料来源划分的平均年能源消耗（EJ）及2012年至2017年（BP2018）的平均年增长率[2]。可见，发展中国家（如中国、印度）的能源消耗和增长率长期快速增长。由于能源消耗的不断增加，导致了一系列问题。如石油、煤炭等传统化石能源非可再生的使用，引起了人们对其资源枯竭、价格上涨的担忧；此外，大量燃料燃烧带来的高二氧化碳排放导致全球变暖等[3]。这些问题导致全球生存环境和结构的变化，引起台风、海啸、雾霾和高温等恶劣天气，严重威胁人类的生活、发展甚至威胁整个生态系统和人类的生存。这些威胁对科学界提出了一个重大挑战，即寻找可持续能源角度提供长期替代能的源解决办法。在这方面，已经进行了多次尝试，从各种自然来源用于可再生能源发电，如太阳能、风能、生物质和地热能[4-6]。然而，由于可再生能源的可变性和间歇性，如果不能有效地存储所收集的能量以促进按需利用，则可持续能源循环的利用将由于成本过高而无法大量应用。图1-3氢燃料电池Fig.1-3Hydrogenfuelcell除了有关二氧化碳排放和全球变暖的环境问题外，这些自然资源的有限供应和世界范围内日益增长的能源需求使得必须寻找安全、安全、充足和污染的替代能源。氢在元素周期表中的第一位，其为最轻的元素。氢具有材料的力学稳定性，研究者对氢的兴趣来自于它可以被用作化石燃料的替代物[7-9]。在整个宇宙中，氢的分布广泛质量占比约为75%。由于氢气如此轻，在大气中上升，其很少以纯氢气的形式存
【参考文献】：
期刊论文
[1]镁基储氢合金制备技术的研究进展[J]. 孙欣,阚洪敏,魏晓冬,张宁,王晓阳,龙海波. 化工新型材料. 2019(11)
[2]储氢合金作为直接硼氢化物燃料电池阳极催化剂的研究进展[J]. 闫静,田晓,赵宣,赵丽娟,杨艳春,陈均. 材料导报. 2019(13)
[3]基于金属氢化物固态氢源的氢燃料电池动力系统特性的研究[J]. 闫红丽,陆佐伟,敬志良,吴震. 过程工程学报. 2020(02)
[4]Zn替代对AB3型La-Mg-Ni合金相结构和电化学性能的影响及其失效行为[J]. 李一鸣,刘卓承,张羊换,任慧平. 中国有色金属学报. 2019(05)
[5]固溶体MAX相(Ti0.5V0.5)3AlC2的制备及其对MgH2储氢性能的催化影响[J]. 张欣,沈正阳,简旎,姚建华,高明霞,潘洪革,刘永锋. 无机化学学报. 2019(01)
[6]Nd替代La对AB3型储氢合金电化学性能的影响[J]. 扈琳,李虎林,李建平,徐大鹏,伊慧贤. 西安工业大学学报. 2018(05)
[7]氢纯化用Pd合金膜的研究进展[J]. 向富乐,郭秀梅,蒋利军. 稀有金属. 2019(05)
[8]基于AB5合金复合贮氢材料的研究进展[J]. 罗龙,吴文远,边雪,李培玉,齐健博. 稀有金属. 2018(05)
[9]镁基合金吸放氢动力学研究进展[J]. 杨庆宇,熊茫茫,杨峰,刘静. 材料导报. 2017(S1)
[10]稀土金属及其金属间化合物的研究与应用[J]. 李国玲,李星国. 中国稀土学报. 2016(06)
博士论文
[1]储氢材料钯铑基二氢化合金稳定性与力学性质研究[D]. 杨潇.燕山大学 2018
本文编号：3456344
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