Ti-V基儲氫合金穩(wěn)定性的亞規(guī)則模型.pdf

1、能源是人類生存、生活和生產的基礎，國家的長久發(fā)展離不開能源的支撐，隨著科技的進步，人類對能源的依賴日益顯著。但是人類社會常用的化石能源是不可再生能源，且在迅速消耗著。不難預計，能源問題將會顯得越來越突出?；诖?，許多國家先后投入巨大的人力物力尋找和開發(fā)新型能源，如太陽能，核能等。眾所周知，氫元素在地球上的儲量是十分豐富的，加之它具有很高的燃燒值和燃燒后僅生成水等特性，因而作為環(huán)保能源氫更備受人們關注。而要使氫作為一種廣泛使用的新型能源，

2、關鍵一步在于氫的存儲。所以尋找合適的儲氫材料以及研究儲氫材料的各方面特性成為當前物理研究中的一個重要方向。
　　 本文研究了Ti—V儲氫合金中Ti或V被其它的金屬元素部分取代后形成的新型的三元儲氫合金體系。形成焓是描述合金穩(wěn)定性的重要參數(shù)。形成焓越小，說明合金的穩(wěn)定性越好。我們用亞規(guī)則模型計算合金的形成焓，并結合合金儲氫機理和取代元素的基本性質探討Ti—V基這種儲氫合金體系的穩(wěn)定性和儲氫性能。通過亞規(guī)則模型計算這些三元合金系的形

3、成焓后，我們發(fā)現(xiàn)ⅠA、ⅡA族、Sc、Y、La、Cu、Ag、Zn、Cd等元素取代后合金形成焓隨著取代組分的增加而增加，說明用這些金屬元素取代Ti或V后會降低合金的穩(wěn)定性。In、Nb、Ta等元素取代Ti—V合金體系中的Ti或V后合金形成焓形成焓隨取代組分的變化幾乎保持不變，說明這些金屬元素取代Ti—V合金中的V后對合金的穩(wěn)定性影響不大。Ga、Cr、Fe、Co、Al、Mn、Ni等元素取代Ti—V合金體系中的Ti或V后合金形成焓隨取代組分的增加

4、而降低，說明這些金屬元素能夠提高Ti—V合金的穩(wěn)定性。我們把這些理論計算的結果與現(xiàn)有的實驗結果做了比較分析，發(fā)現(xiàn)在我們計算范圍內，這些部分取代后的合金體系有相應的穩(wěn)定相結構的存在，說明亞規(guī)則模型計算結果與實驗是一致的。
　　 在Ti—V—Cr、Ti—V—Mn、Ti—V—Fe、Ti—V—Ni合金體系中，Ti、V是放熱型金屬，Cr、Mn、Fe、Ni是吸熱型金屬，這種合金穩(wěn)定性越高、那么合金的氫化物就越不穩(wěn)定，合金的動力學性能越好。三