第1章 固体储氢材料概述 1
1.1 引言 1
1.2 氢能 2
1.2.1 氢能的特点 2
1.2.2 氢能的开发和制氢技术 2
1.2.3 储氢技术 4
1.2.4 氢的输运技术 5
1.2.5 氢能的利用 5
1.2.6 氢能的安全性 6
1.3 储氢材料 7
1.3.1 储氢材料的定义 7
1.3.2 对储氢材料的要求 8
1.3.3 储氢材料的分类 8
1.3.4 储氢材料的吸氢原理 11
1.3.5 储氢合金电极电化学反应过程 12
1.3.6 储氢材料的制备技术 15
1.3.7 储氢材料的应用 18
1.4 本书的主要内容 20
参考文献 21
第2章 金属氮氢系储氢材料的研究方法 25
2.1 储氢材料研究方法简述 25
2.2 储氢材料测试样品的制备 26
2.2.1 试验原材料和气体的纯度 26
2.2.2 储氢材料样品的制备 27
2.2.3 活化处理 29
2.2.4 储氢材料样品的分析测试准备 30
2.3 储氢材料测试样品的表征 31
2.4 储氢性能的测试方法 31
2.4.1 热重法 32
2.4.2 容量法 33
2.5 吸放氢反应的热力学和动力学 37
2.5.1 吸放氢反应的热力学方程 37
2.5.2 吸放氢反应的动力学 38
2.6 实验数据的作图与分析 39
参考文献 44
第3章 金属氢化物和氨基化物的制备方法 45
3.1 金属氢化物的制备方法 45
3.1.1 金属氢化物简介 45
3.1.2 金属氢化物制备方法 46
3.2 轻金属氨基化物的制备方法 48
3.2.1 化学法 49
3.2.2 球磨法 50
3.3 球磨法制备的金属氨基化物热分析性能研究 64
3.3.1 氨基锂的热分析性能研究 64
3.3.2 氨基镁的热分析性能研究 69
3.4 本章小结 72
参考文献 72
第4章 金属氮氢系储氢材料释氢影响及催化机理第一原理研究 74
4.1 密度泛函理论 74
4.1.1 量子多体理论 75
4.1.2 Hohenberg-Kohn定理 77
4.1.3 密度泛函的基本思想 79
4.1.4 Kohn-Sham方程 80
4.1.5 交换关联泛函 82
4.1.6 基于密度泛函理论第一原理解决方案 84
4.1.7 CASTEP软件简介 88
4.2 Li-N-H、Li-B-N-H系储氢材料释氢、催化反应机理理论研究 89
4.2.1 基于电子理论高密度储氢材料筛选 89
4.2.2 LiNH2释氢影响机理研究 95
4.2.3 Ti催化剂对LiNH2释氢反应催化机理研究 101
4.2.4 Li4 BN3H10储氢材料释氢影响机理和催化机理的第一原理研究 105
4.3 本章小结 110
参考文献 111
第5章 缺陷对储氢材料储放氢反应影响机理的第一原理研究 114
5.1 空位、掺杂、杂质-空位复合体在LiNH2储氢材料释氢反应中作用机理研究 114
5.1.1 计算模型与理论方法 114
5.1.2 结果及分析 115
5.1.3 结论 119
5.2 间隙H与掺杂原子交互作用对LiNH2释氢性能影响机理研究 119
5.2.1 计算模型和理论方法 119
5.2.2 结果及分析 120
5.2.3 结论 124
5.3 氢相关缺陷和金属添加对LiNH2储氢材料释氢影响机理研究 124
5.3.1 计算模型和理论方法 124
5.3.2 结果分析与讨论 125
5.3.3 结论 129
5.4 本征缺陷、掺杂、掺杂-缺陷复合体对LiBH4释氢的影响机理研究 130
5.4.1 计算模型和理论方法 131
5.4.2 结果与讨论 132
5.4.3 结论 136
5.5 本章小结 136
参考文献 136
第6章 金属氮氢系储氢材料的储氢性能 138
6.1 Li-N-H系统 139
6.1.1 系统的组成 139
6.1.2 系统的储氢性能 140
6.1.3 催化剂的影响 149
6.2 Li-Mg-N-H系统 150
6.2.1 系统的组成 150
6.2.2 系统的储氢性能 151
6.2.3 催化剂的影响 161
6.3 Na-Mg-N-H系统 162
6.3.1 系统的组成 162
6.3.2 系统的储氢性能 162
6.4 Ca-Mg-N-H系统 166
6.4.1 系统的组成 166
6.4.2 系统的储氢性能 166
6.5 Ca-Li-N-H系统 169
6.5.1 系统的组成 169
6.5.2 系统的储氢性能 169
6.6 其他M-N-H储氢材料系统 172
6.6.1 Ca-N-H系统 172
6.6.2 Ca-Na-N-H系统 173
6.6.3 Mg-N-H系统 175
6.7 M-N-H储氢材料系统释氢机理 176
6.8 本章小结 178
参考文献 178
第7章 金属氮氢系储氢材料的改性 183
7.1 硼氢化物改性的M-N-H系统 184
7.1.1 LiBH4-LiNH2系统 185
7.1.2 LiBH4-LiNH2-MgH2系统 188
7.1.3 其他硼氢化物改性 198
7.2 铝氢化物改性的M-N-H系统 200
7.2.1 LiAlH4-LiNH2系统 201
7.2.2 LiAlH4-NaNH2系统 205
7.2.3 LiAlH4-Mg(NH2)2系统 208
7.2.4 其他铝氢化物改性 209
7.3 本章小结 210
参考文献 210