MgH2储氢体系加氢反应机理的第一性原理研究

摘要

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法研究了稀土和过渡元素替代对MgH2储氢体系的加氢反应影响机理.研究发现氢原子可以在Mg表面形成稳定的吸附.稀土和过渡元素Fe,V,Ti,Nb,La替代Mg降低了H的吸附能,表明合金元素可以提高H在Mg表面吸附的稳定性.表面吸附体系稳定性由高到低的次序为:Nb,Fe,V,Ti,La掺杂Mg表面.电子结构及电荷布局分析结果表明,稀土La与H间电子耦合较弱;而过渡金属原子明显与H有较强的共价相互作用.H能稳定的吸附在Mg的表面,为H进一步向Mg体内扩散提供了条件,从而为Mg氢化生成MgH2提供了H源.此外,吸附H也可能会与掺杂元素生成氢化物(如TiH2),这些氢化物也是Mg氢化生成MgH2的催化剂.合金原子与H间存在的强的共价作用是提高MgH2的加氢性能的决定原因.