《雙金屬納米顆粒在氫能源領域套用的多尺度設計》是依託北京理工大學，由郭偉擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：雙金屬納米顆粒在氫能源領域套用的多尺度設計
- 依託單位：北京理工大學
- 項目負責人：郭偉
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
隨著能源的相對短缺、環境污染和全球氣候變暖等問題的日益加重，尋找替代化石能源的可再生能源變得尤為關鍵和緊迫。氫氣是一種清潔、可再生的能量載體，通過內燃機或者燃料電池釋放能量，具有效率高、產物清潔的優點。以氨氣作為儲氫的載體，可以通過原位的氨分解釋放氫氣，解決了氫氣難以儲存和運輸的難題，目前技術上面臨的主要挑戰在於開發出低溫下氨分解的廉價和高效的催化劑。本項目擬通過第一性原理計算結合動力學蒙特卡洛的多尺度模擬方法，從氨在雙金屬納米顆粒表面分解的基元反應出發，尋找和設計更高效和廉價的氨分解材料。本項目的研究，對提高可再生的清潔能源在國民經濟中能源消耗的比重，實現節能減排具有重要現實意義。
結題摘要
氫能源利用的一個關鍵問題就是如何高效環保的製取氫氣，催化分解氨氣是解決這個問題的途徑之一。雙金屬納米顆粒催化劑在諸多重要化工反應中發揮了重要作用。通過對雙金屬納米顆粒表面反應的密度泛函理論計算結合動力學蒙特卡洛的多尺度研究,本項目提出了實現多功能催化需要的微結構,即利用合金表面不可避免的缺陷及不完整性來獲得多功能協同催化的效果。我們據此預測了一類新型的雙金屬納米功能材料：通過對一種金屬納米顆粒表面用另外一種金屬作亞單層“缺陷”的修飾，能夠提高2~3個數量級的催化活性。進一步，我們通過N原子的結合能作為初步篩選參數，研究了一系列可能具有高活性的雙金屬合金表面和特定微結構及其穩定性。我們發現，準確的處理表面氮原子與其他中間產物的緊鄰相互作用，對篩選最優的催化表面非常關鍵。同時，該多尺度模擬的框架，可以套用到其它材料的設計中來。
