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利用仿真手段研究储氢材料释氢机制

2019/10/15 15:51:312652

据fuel cell works报道：UC 圣巴巴拉市的科学家利用仿真模拟了铝氢化物的微观反应机制，改善了三氢化铝的放氢性能。三氢化铝是一种很有希望的储氢材料。研究人员利用电脑进行仿真模拟阐述了化学反应的基本机制：三氢化铝之所以成为最有前途的储氢材料是因为结合氢原子的能量比较低，释放氢气的速率比较快，同时，动力学的阻碍可以防止氢气释放的速率过快。他们还研究了从三氢化铝中释放氢气的微观机制。他们利用尖端的技术，采用计算考察单个氢原子扩散通过铝氢化物的过程，发现此过程中会激发出氢空缺。氢空缺在释放氢气过程中发挥重要作用，他们可以保证氢气的不断扩散。如果每个位置都有一个原子，则任何一个原子都不能移动。如果一个氢原子失踪，邻近的氢原子则可以跳进这位置，从而使运动的氢通过材料。科学家们从这些高度复杂的计算中提取出关键参数，并利用蒙特卡罗模拟模拟氢释放，脱离集群的过程。仿真的重要性在于可以确定限制扩散释放速率的机制，这个结果看上去似乎与传统研究的S曲线相矛盾，但是他们利用测试考察仿真模拟出的曲线，发现两者是相吻合的，这样更清楚地显示了扩散点对反应的影响。这种概念延伸到储氢材料的应用上，更加可以确定反应曲线中各个点的作用以及如何提高储氢材料释放氢的速率。