ИССЛЕДОВАНИЕ АДСОРБЦИИ ВОДОРОДА ВНУТРИ И НА ПОВЕРХНОСТИ МАГНИЕВЫХ НАНОЧАСТИЦ
Федоров А.С., Сержантова М.В., Кузубов А.А.

Поступила в редакцию: 24 Декабря 2007

PACS: 61.46.Hk, 61.50.Ah, 66.30.Ny

DJVU (142.1K)

PDF (552.4K)

С помощью расчетов ab initio исследована стабильность наночастиц гидридов магния MgH_x (). Показано, что при диаметре наночастицы нм внутреннее давление становится меньше 3 кбар и поэтому структура наночастиц гидрида будет совпадать со структурой данного гидрида в кристаллической форме. При этом обнаружено, что фазы частично насыщенных гидридов MgH_x (x<2) должны распадаться на фазы чистого ГПУ-магния и на α-фазу MgH₂. Рассчитаны частоты перескоков атомов водорода внутри фазы ГПУ-магния и внутри α-фазы MgH₂ и показано, что причиной медленной диффузии водорода внутри магния является большая величина потенциальных барьеров для движения водорода внутри MgH₂. С целью получения высоких скоростей диффузии рассчитаны структуры кристаллов Mg₅₃Sc и Mg₅₃Ti и их гидридов. Обнаружено, что частота перескоков атомов H внутри Mg₅₃ScH₁₀₈ вблизи атомов Sc существенно не изменяется по сравнению с перескоками в α-фазе MgH₂, в то время как частота перескоков внутри Mg₅₃TiH₁₀₈ вблизи атомов Ti примерно в 2.5• 10⁶ раз больше. Это означает, что диффузия в гидриде магния с небольшими добавками атомов титана должна быть существенно облегчена. Также исследованы процессы химической диссоциации молекул водорода как на поверхности (0001) ГПУ-магния, на данной поверхности с присоединенными одиночными атомами Ti, так и на поверхности однослойного кластера титана на данной поверхности магния. Установлено, что диссоциация водорода как на одиночных атомах титана, так и на поверхности кластера Ti значительно облегчается по сравнению со случаем чистого магния. Это тоже должно резко увеличивать скорость адсорбции водорода в магниевых наночастицах.