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镁及其合金储氢性能的计算研究的任务书
任务书
一、课题背景
随着环保意识的日益增强，电动汽车成为了替代传统燃油汽车的主要选择。而电池的能量密度相对较低，难以满足汽车行驶的需要。因此，储氢车成为了一种备选方案，它能够将氢气储存起来，作为能量的来源。在储氢材料中，镁及其合金因其在相对低温下，能够储氢量高、价格低廉、环保等优点而备受关注。本课题将使用计算方法研究镁及其合金储氢性能，为开发高效储氢材料提供有力支持。
二、研究目标
1.利用第一性原理计算方法，分析镁及其合金的结构特性，并预测其储氢性能。
2.研究镁及其合金在温度、压力等不同条件下的储氢性能，并确定其最适合的使用条件。
3.探索影响镁及其合金储氢性能的关键因素，包括材料结构、温度、压力等因素，为优化储氢材料提供科学依据。
4.开发出低成本、高储氢量、高稳定性的镁及其合金储氢材料，为解决能源危机提供新的解决方案。
三、研究内容
1.理论基础
(1)有关镁及其合金结构、电子结构、热力学性质等方面的文献评述。
(2)介绍第一性原理计算方法的基础知识，包括密度泛函理论（DFT）、赝势法和平面波基组等。
2.模拟计算
(1)进行镁及其合金储氢性能的计算模拟，使用软件工具VASP等。
(2)考虑温度、压力等不同条件下的储氢性能，对储氢性能进行更全面的分析研究。
(3)在储氢材料上引入其他元素，研究不同合金组成对储氢性能的影响。
3.数据分析
(1)对计算得到的数据进行统计分析。
(2)通过数据分析，提取镁及其合金的储氢性能关键影响因素，确定优化设计方向。
4.实验设计
(1)根据计算结果，设计储氢材料制备实验。
(2)运用物理学领域的实验方法，制备一系列镁及其合金储氢材料，测试其储氢性能。
5.文章撰写
(1)根据研究成果撰写论文，包括文献综述、理论计算、实验结果和数据分析等部分。
(2)结合其他研究，讨论镁及其合金储氢性能的优劣和未来发展前景。
四、时间安排
本课题计划在一年内完成，具体时间安排如下：
第一阶段：文献综述和理论计算设计，2个月；
第二阶段：计算模拟和数据分析，6个月；
第三阶段：实验设计、制备和测试，3个月；
第四阶段：论文撰写和修改，1个月。
五、参考文献
1.E.B.Yeerlanbieke,HuaruiXie,MingxiaGao,etal.Hydrogenstorageinmagnesiumandrelatedalloys:Areview.JournalofAlloysandCompounds,2016,682:449-464.
2.K.Zhang,H.H.Fang,W.Luo.Hydrogenstoragepropertiesofmagnesiumhydride:Areview.RenewableandSustainableEnergyReviews,2010,14(1):318-325.
3.R.Paul,S.Chattopadhyay,S.Banerjee.TheoreticalinvestigationofthehydrogenstoragecapacityofAluminumdopedMagnesiumHydride.AppliedSurfaceScience,2019,464:457-463.
4.Y.Zhao,Y.Zhang,X.C.Zeng.First-principlesstudyofalkalimetal−dopedMgH2forhydrogenstorage:Anefficientwaytopassivatethecatalyticeffectoftransition-metalelements.TheJournalofPhysicalChemistryC,2010,114(1):208-214.
6.X.Zhang,F.Hu,G.Chen,etal.Investigationofgraphene-bufferedMg2Nihydrideelectrodeforhighperformacenickel-metalhydridebatteries.JournalofEnergyStorage,2018,19:120-126.