【基金标书】2010CB631300-新型高容量储氢材料的关键基础科学问题研究

项目名称： 新型高容量储氢材料的关键基础科学问题研究 首席科学家： 朱敏 华南理工大学 起止年限： 2010 年 1 月 8 月 依托部门： 教育部 一、研究内容 本项目针对氢能 规模应用中对 高容量储氢材料的重大技术需求，为 发展 具有高储氢密度、低操作温度、可控放氢的储氢材料 体系 ，从储氢材料 的 设计制备 、性能调控 到系统集成 ，在以下 三个层面上开展相应的基础研究： （ 1） 原子和分子水平层面 ： 从量子化学理论出发，开展氢与 轻元素 相互作用的计算模拟，建立储氢材料的成分结构设计理论，指导新型储氢材料的设计开 发。 （ 2） 组织结构层面 ： 利用先进的成分、结构测试技术，揭示储氢材料成分、结构和储氢性能的关系，阐明储氢材料的吸 /放氢反应机理 ，实现对储氢材料性能的调控 。 （ 3） 储氢材料和系统集成层面 ： 发展新型高容量储氢材料， 揭示储氢材料与系统多场耦合的能量传递 规律 及控制 方法，实现可控放氢系统的 集成。 储氢材料研究的核心问题是在如何获得高储氢容量的同时，要兼具优良的吸放氢动力学性能。针对此问题我们从以下 三个关键科学问题 入手开展研究 ： （ 1） 氢与材料间相互作用过程中的电子转移和原子 /分子扩散问题 ： 利用能量密度函数理论、原子势和分子动力 学等理论对氢与轻元素之间的相互作用进行计算模拟，指导新型储氢材料 的 成分和结构设计，阐明其物理 、 化学性质和吸 /放氢反应机理。 （ 2） 材料的多相和多尺度结构与吸 /放氢过程的热力学和动力学调控问题 ： 研究新型储氢材料的物理、化学制备方法，通过先进的成分和结构分析 方法 ，揭示材料成分、结构和储氢性能的关系，实现储氢材料吸 /放氢过程的热力学和动力学调控。 （ 3） 储氢材料与系统多场耦合的能量传递及控制问题 ： 开展储氢材料与储氢系统的集成研究， 探索多场耦合条件对轻质 储氢材料和储氢 系统 性能的影响 规律和机制， 查明影响 储氢 材料与 系统 储放氢过 程传热 /传质性能的关键因素 ， 提出 改善储氢系统 性能 的有效途径 。 主要研究内容包括： 本项目针对上述三个关键科学问题，沿着 高容量储氢材料设计 微 观 结构分析 和调制 储氢性能优化 储氢 系统集成的主线 ，系统开展新型储氢材料 的 基础科学问题研究， 研发 具有高储氢密度、低操作温度、可控放氢的储氢材料 体系 。本项目的主要研究内容包括： （ 1） 氢与轻金属体系的相互作用研究 及 新型储氢材料设计 和探索 利用能量密度函数、原子势和分子动力学等理论对轻质金属及其化合物与氢之间的相互作用进行计算模拟， 建立 新型储氢材料 的设计理论 ， 研究 新型储 氢材料的合成方法 及其 吸 /放氢性质和机理， 掌握吸放氢循环的性能衰退机制及其影响因素， 为 发展 新型 高容量 储氢材料体系提供理论依据和 实验 基础。 （ 2）轻金属基高容量储氢材料及其多尺度结构与吸 /放氢特性关系 采用先进的物理和化学方法制备轻金属氢化物和配位氢化物，并对其进行微观结构调制和催化掺杂；针对轻金属基氢化物建立高能 实验数据采集与分析方法，确定其结构、氢占位、相邻两原子之间的键长等 晶体 参数；利用同步辐射 /中子衍射原位表征 吸 /放氢过程中的结构 演变 。揭示 微观结构、 缺陷 和 多尺度协同作用与吸 /放氢特性的 关系，实现对 轻金属基储氢 材料吸 /放氢性能的 优化 调控。 （ 3）高容量 低维储氢材料及其吸 /放氢反应的热力学与动力学 采用多种物理、化学方法探索低维储氢材料的制备、形态和尺寸控制及复合组装；分析 其 成分、晶体结构 和 组织形貌 。 研究低维储氢材料在吸 /放氢过程中氢的吸附 /解离 、 溶入 /析出等相互作用及原子 /分子扩散机制 和结构演变规律 。阐明纳米尺寸效应对材料吸 /放氢 反应 热力学和动力学 的 影响规律，特别注重材料吸 /放氢过程中热焓和活化能的调控。 为 发展出新的高性能低维储氢材料体系奠定基础。 （ 4） 新型轻质高容量化合物储氢材料及其吸 /放氢反应机理 探索金属硼氢化物、氮氢化物和氨基硼烷复合物等轻质化合物储氢材料的制备方法，掌握其结构特征和主要物理化学性质，揭示其成分、结构和储氢特性的相关性，阐明其吸 /放氢反应热力学和动力学机理，探明吸 /放氢反应的速度控制步骤。通过材料组分优化、结构调控、尺度控制、催化剂引入等方法， 优化材料的 综合性能，掌握循环性能衰退规律及解决方法， 获得储氢量 6新型轻质高容量化合物储氢材料。 （ 5）高容量储氢材料的可控放氢及氢源系统技术研究 研究 新型高容量 化学氢化物的热力学性质、热解 /水解动力学行为与反应 机制； 探索有效改善化学氢化物 可控 放氢性能的方法及相关材料制备技术。 研究储氢系统的传热 /传质动态响应规律 。 研究储氢材料的物理状态参数 与储氢系统 的储氢密度、传热 /传质性能的对应关系，提高储氢系统 的能量密度 ， 实现 能量的高效传递； 研究 储氢系统的失效机制 及其改善措施 。 二、预期目标 本项目的总体目标： 本项目总体研究目标是：在新型高容量储氢材料的设计理论、制备技术、表征方法以及储氢机理等前沿基础理论和高水平技术基础理论方面取得具有重要影响的研究成果，研制出具有高储氢密度、低操作温度、可控放氢的新型储氢材料 。形成一支具有 国际影响力的储氢材料研究队伍， 构建储氢材料及其相关技术的国际化研究网络与合作科研平台，推 动我国储氢材料研究水平进入世界领先行列。 五年预期目标 : 通过五年的研究工作，预期在新型高容量储氢材料的前沿基础理论和高水平技术基础理论方面取得具有重要影响的研究成果。 具体研究成果 体现在 ： (1) 探明氢与轻质元素 和相关化合物 间的相互作用，揭示 轻质 高容量储氢材料的物理和化学性质， 发展 高容量储氢材料成分和结构设计理论，建立 新型轻质储氢材料储氢性能的预测方法， 为新型高容量储氢材料的设计开发提供理论依据。 (2) 发展新型高容量储氢材料 的合成制备技术和测试表征 方法 ； 探明 材料 吸 /放氢过程中氢的吸附、解离和溶入 /析出等相互作用及原子 /分子扩散机制，掌握多尺度效应对材料吸 /放氢 反应 热力学和动力学 的 影响规律； 揭示材料的成分、结构与储氢性能的关系，阐明新型高容量储氢材料的吸 /放氢反应机理， 为调控材料的吸 /放氢性能以及能量的高效传递提供理论基础 和设计原则 。 (3) 通过材料组分优化、结构调控、尺度控制、催化剂引入等方法， 发展一系列具有高储氢密度、低操作温度、可控放氢的 新型 储氢材料，其储氢容量大于6 (4) 发展新型高容量储氢材料的可控放氢关键技术，揭示储氢 系统多场耦合下的能量传递规律，完善高能量密度储氢系统的设计方法，开发 高能量密度的储氢系统（系统储氢密度达到 储氢材料 容量的 60%以上）。 (5) 预计五年期间，申请发明专利 50 项以上，出版专著 2，发表 录论文 200 篇以上，研究成果获得省部级一等奖以上奖励 1。 人才培养计划 ： 培养和造就一批中青年学术带头人和学术骨干，争取培育教育部 “长江计划 ”或中科院 “百人计划 ”学者 1，国家自然科学杰出青年基金获得者 2 名左右，教育部 “新世纪优秀人才计划 ”2，培养研究生 100 名左右。 科研创新基地建设 ： 在国家 973 计划项目推动下，构建高容量储氢材料的国际化研究网络与合作科研平台。以建设省部级以上重点实验室和工程中心为目标，积极争取各种资源和力量，建设国际化、开放 型 的新型高容量储氢材料技术创新研究基地。 三、研究方案 1）学术思路： 随着对储氢 材料 性能要求的提高，传统金属氢化物储氢材料及其相关的研究思路已经不能满足 开发 新型高容量储氢材料的要求。 目前 ，除金属氢化物外，大量的复杂体系，如配位氢化物、化学氢化物、介孔材料等均被纳为研究对象 。此外， 对储氢材料的微观结构进行多层次设计 、 引入非平衡结构、多相复合、 添加催化剂已成为提高复杂体系储氢材料性能的重要手段。因此，发展高性能储氢材料必须注重这些新的基本特征。 综合考虑不同结构层次对储氢材料性能的影响 ， 本项目的基本学术思想 如下 ： 首先，从氢与 轻元素及其化合物 的相互作用入手，深入分析氢（包括原子和分子）与材料的键合状态（包括物理吸附和化学结合两类机制）， 计算含轻元素氢化物的电子结构、态密度、生成焓等，建立新型轻质储氢材料吸放氢反应机理模型， 并 通过材料的成分设计和结构调制，发展高 容量 储氢材料体系。 第二，考虑材料组织和结构因素对材料储氢特性的作用。通过 确定 储氢材料的 结构类型、氢占位、相邻两原子之间的键长等晶体参数，揭示材料吸 /放氢过程中的结构演变规律； 深入研究材料中的缺陷（包括掺杂）、界面、非平衡结构等因素对 其吸 /放氢 热力学 和 动力学性能的影响， 确立新型高容量 储氢材料 的 组织结构设计 原则 。 第三，通过形成多相复合结构 或 低维材料的复合组装 ，查明 储氢材料 多相之间 的 相互作用机理 ，揭示材料 吸 /放氢过程中氢的吸附、解离和溶入 /析出等相互作用及原子 /分子扩散机制； 利用 材料的尺度效应 和 多相 协同效应等 调控吸 /放氢反应的动力学过程， 改善 储氢材料的性能。 第四 ， 通过传热理论模型计算， 揭示储氢 系统在吸放氢过程中的传热动态响应规律 ；研究 多场耦合条件对轻质 储氢材料和 储氢 系统 性能的影响 ， 发展 以新型轻质储氢材料为工作介质的 高密度储氢系统 。 上述四个 方面 的研究既有各自明确的科学问题和学术目标，又互相联系构成一个有机的整体。 2）技术途径： 根据上述学术思想和拟开展的主要研究内容，本项目将主要采取以下技术途径开展研究工作： (1) 理论计算：采用第一性原理和分子动力学模拟等方法对氢在储氢材料中的行为进行计算；分析氢化物 的 键合状态 、电子结构 和 态密度 等 ， 着重 研究材料组织结构特征对 不同形态的氢（离子、原子与分 子） 的 吸 /脱附行为的作用，计算与表征氢在材料的表面、界面以及体相内的传输 特性 。 (2) 组织 结构分析：运用 X 射线 /中子衍射、电子显微分析、拉曼光谱、红外光谱、核磁共振等手段对储氢材料进行综合分析和表征；重点研究储氢材料的微观结构调制、催化修饰、多相复合等结构特征与储氢性能的关系。特别 注重 利用中子衍射和同步辐射 技术 对吸 /放氢过程 的 原位动态分析，准确认识 材料的 储氢反应机理。 (3) 热力学和动力学分析：对不同储氢材料的吸 /放氢反应热力学和动力学进行研究，分析界面、表面、非平衡结构、催化相、多相结构、纳米尺寸效 应、复合组装等对吸 /放氢反应热力学和动力学 性能 的影响， 特别 注重材料吸 /放氢过程中热焓和活化能的调控，建立复杂体系和多尺度结构储氢材料的吸 /放氢动力学和热力学模型 。 (4) 材料制备：采用物理（包括 机械合金化 、等离子体、物理气相沉积、气相蒸发转移等）和 化学合成技术（包括固固、液固、气固反应技术等）制备合成新型轻质储氢材料 、 低维结构储氢材料、新型催化剂； 制备多相复合储氢材料、进行纳米组装。 通过制备方法及工艺参数的优化，实现对材料微观结构和储氢特性的调控。 (5) 储氢系统技术研究：采用非连续介质传热理论， 研究含内热源 的 多孔储氢床体的传热特性和动态响应规律 ； 测定储氢材料 装填技术对系统 储氢密度和 传热 /传质特性 的 影响 规律，研究 系统失效 机制 ，并对其 安全性能进行准确评价。 3) 创新点与特色： 本项目的特色与创新之处体现在以下四 个 方面： (1) 在材料制备方面，选择轻质元素构成体系，制备一系列具有新组成、新结构的高容量氢化物材料、低维结构材料；综合运用结构调制、相复合、催化剂掺杂、纳米组装等技术调控材料成分与结构；结合实验 /计算模拟，发展新型储氢材料设计理论。 (2) 在结构表征方面，注重采用同步辐射和中子衍 射等技术，原位动态分析储氢材料的吸 /放氢过程，结合理论计算模拟，揭示储氢材料的吸 /放氢反应机理。 (3) 在储氢性能研究方面，结合实验 /理论计算，研究材料组成与微观结构（包括：表面 /相界面状态、结构缺陷、纳米尺寸效应等）对材料吸 /放氢反应热力学和动力学性能的影响和机制，发展改善材料储氢综合性能的原理和方法。 (4) 在储氢系统设计方面，基于对材料装填密度、换热器结构、系统应力场分布等影响系统性能的关键因素的深入研究，阐明储氢系统多场耦合下的传热 /传质规律，完善高能量密度储氢系统的设计原理。 4）可行性分析 ： 本项目的学术思想和研究内容是在全面深入分析储氢材料研究现状的基础上，准确把握储氢材料研究的 未来 发展趋势，充分考虑我国储氢材料研究的工作特色而提出的。项目组成员 多为 国内该领域具有重要影响的中青年学术骨干，长期从事储氢材料的基础研究及应用开发，在储氢材料的制备合成、结构表征、吸放氢性能测试及储氢机理分析等方面具有扎实的理论基础和从事学科交叉课题研究的 丰富 工作经验 ，拥有广泛 的国际合作研究经历， 具有良好 的工作基础。已经主持完成了一批与本项目密切相关的基础研究项目，并取得具有重要 国际 影响的基础研究 成果。因此，本 项目的实施完全有 可能 在高容量储氢材料研究方面 取得重大突破，实现 预期研究 目标。 本项目拟采用的材料制备、结构 分析 和性能表征等 方法 在新型高容量轻质储氢材料体系的 前期 研究中已经被证明有效、可行。在材料制备方面，本项目研究拟采用 的 物理 、 化学合成技术均已 得到广泛应用 ，例如采用固相和液相反应并行的方法合成具有新结构、新组成的碱金属或碱土金属硼氮复合氢化物。在组织结构表征方面，本项目将采用 谱、核磁、红外、拉曼、中子衍射和同步辐射技术等对相结构、微观结构、反应过程等进行分析，为机理解释提供实验依据。在计算模拟方面，项目参加单位南开大学拥有运算速度达到每秒 “南开之星 ”，并安装了国际上通行的商业(免费 (序包，能够为储氢材料的电子结构、能级状 态的理论研究和模型建立提供高水平的研究平台。 此外 ，北京大学的北京分子科学国家（联合）实验室和稀土材料化学及应用国家重点实验室；中科院大连化学物理研究所的大连洁净能源国家实验室、催化基础国家重点实验室、分子反应动力学国家重点实验室和燃料电池及氢源技术国家工程研究中心；中科院沈阳金属所的沈阳材料科学国家（联合）实验室；南开大学的 化学国家重点一级学科、元素有机化学国家重点实验室和高效储能教育部工程研究中心 以及华南理工大学 的 材料科学与工程国家重点一级学科 、 金属材料成形与装备教育部工程研究中心 、 特种功能材料教育部重 点实验室和浙江大学的材料科学与工程国家重点一级学科可以为本 项目 的实施提供国际一流的研究环境和设施 。 因此，本项目组具备了完成预定目标和计划的条件。 四、年度计划 年度计划 年度 研究内容 预期目标 第 一 年 （ 1 ） 基 于 第 一 性 原 理 ， 利 用法以及密度泛函理论方法研究氢与轻质元素和相关化合物间的相互作用。建立相关的基本数据库，解决什么样的交换关联势和基函数能准确而有效地描述 集储氢材料的热力学和动力学数据并建立相应的数据库；对新型轻质金属氢化物 的设计和性能模拟计算，筛选一些能够具有优良轻质金属氢化物，并对其性质进行理论和计算。 （ 2） 采用水热法、溶胶凝胶法、等离子体、化学气相沉积、 化学镀、 气相蒸发转移等物理和 化学合成技术制备筛选的 轻金属氢化物、配位氢化物 和 多相复合储氢材料 ；探索轻质元素及复合物的纳米颗粒、纳米空心球、纳米线、纳米管等低维储氢材料的制备、形态和尺寸控制 。 （ 3） 利用 X 射线 /中子衍射 、电子显微分析、拉曼光谱、红外光谱、核磁共振 和 同步辐射及其原位分析 技术， 对 制备的 储氢材料进行综合分析和表征； 初步 探讨 化合物中 各元素与 H 间的键合状态和作用机 制 。 （ 4） 检测制备的储氢材料 吸 /放氢行为 ，计算其吸放氢反应热力学 ；尝试调变轻质化合物储氢材料的热力学稳定性。 （ 5） 建立可靠评价储氢材料有效传热与储氢容量关系的方法；建立描述储氢材料 氢压、容量与反应热 焓关系 的数学模型。 （ 1） 分析轻质金属及其化合物的键合状态、电子结构和态密度等，探明材料组织结构特征对不同形态的氢（离子、原子与分子）的吸 /脱附行为的作用。 （ 2） 研究其制备多种低维高容量储氢材料的新型制备方法的最佳实验条件，并实现形貌、微观结构可控；制备出 1 高容量轻金属基储氢材料； （ 3） 揭示不同状态 下材料结构、原子占位、应变等变化规律及吸 /放氢反应机理 ； （ 4） 揭示储氢材料的微观结构调制、催化修饰、多相复合 以及元素替代 等结构特征与储氢性能的关系； （ 5） 确定储氢材料 有效传热与储氢容量的关联；建立描述储氢材料传热传质性能的 数学模型。 （ 6） 发表 录论文30 篇，申请发明专利 5养研究生约 15 名。 年度 研究内容 预期目标 第 二 年 （ 1） 对碱金属或碱土金属氨基物、 氢化物和硼氮复合氢化物进行氢与化合物元素的相互作用的理论计算 ； 对其储氢的热力学和动力学性质进行模拟计算； 设计新型的氨基物、硼氢化物和 复 合氢化物、 展高容量储氢材料成分和结构设计理论； （ 2） 对设计进行验证，探索新的合成方法，采用化学法及物理方法制备轻质元素及化合物的核壳（ 合结构 、 轻金属氢化物和配位氢化物 ；对 材料 的微观结构进行调制，掺杂催化相，进行纳米约束。得到具有不同的形态、分布、结构尺度、非平衡态结构等微观组织结构特征的储氢体系 ；尝试具有纳米结构的低维高容量储氢材料的复合组装 和 单晶生长等； 优化催化剂制备及后处理条件，制备高效、廉价负载型过渡金属催化剂； （ 3） 对粉末谱仪增添低温、高压等附属测量环境，改进 低本底样品盒及充氢（氘）装置； 分析和计算氢在 样品中的分布、价态情况、与其它元素的相互作用、传输过程 ； （ 4） 对制备的样品进行储氢热力学和动力学性质测量、考察其机理；分析界面、表面、非平衡结构、催化相、多相结构、纳米尺寸效应、复合组装等对吸 /放氢反应热力学和动力学性能的影响，特别注重材料吸 /放氢过程中热焓和活化能的调控。 （ 5） 以 传热传质性能 数学模型为基础 ，计算模拟 储氢材料床体吸放氢过程中的传热传质性能。 （ 1） 计算与表征氢在材料的表面、界面以及体相内的传输特性，揭示轻质高容量储氢材料的物理和化学性质，发展高 容量储氢材料成分和结构设计理论 。 （ 2） 探索高容量储氢材料的合成方法 ， 发展储氢材料的合成制备 过程中的 形态和尺寸控制及纳米复合组装新技术 ， 初步筛选出性能优异的金属氢化物和配位氢化物材料 。 （ 3） 使得改进低本底样品盒及充氢（氘）装置能满足原位表征环境的要求 ； 发展 测试表征方法， 原位分析成分、晶体结构 的变化过程 。 （ 4） 揭示含硼氢化物材料成分、结构与热解放氢性能间的内在关联 ，使其室温催化产氢速率 10L催化剂 )； 建立复杂体系和多尺度结构储氢材料的吸 /放氢动力学和热力学模型； （ 5） 完成对 储 氢材料床体吸放 氢过程热场及传质性能的数值模拟；预测不同条件下储氢系统传热与传质特性； （ 6） 发表 录论文40 篇左右，申请发明专利 10件 ，培养研究生约 20 名 。 年度 研究内容 预期目标 第 三 年 （ 1） 对轻质金属氢化物、金属配合物（氨基化合物、铝氢化物、硼氢化物等）、 氢的热力学和动力学计算，研究氢气的吸附和在晶体中的扩散行为； （ 2） 通过制备方法及工艺参数的优化，实现对上述 筛选的性能优异金属氢化物和配位氢化物材料 微观结构和储氢特性的调控 ；研制高储氢密度、低操作温度、可 控放氢的新型储氢材料， 制备新型氨硼烷基固相激活体系，并研究其可控放氢性能和再生技术 ，合成 相应的 催化剂 。 （ 3） 通过结构分析系统确定轻质元素的二元和多元新氢化物的结构类型、原子占位、相邻两原子之间的键长等晶体结构参数和基本特征；对改良的粉末谱仪继续进行完善。 （ 4） 测定吸氢 /放氢反应的热力学和动力学特性； 研究低维储氢材料在吸 /放氢过程中氢的吸附、解离和溶入 /析出等相互作用，揭示氢在低维结构下原子 /分子传输、扩散及反应特性 ,同时对低维储氢材料吸 /放氢过程的组织变化进行分析，探索提高其稳定性的途径 ;表征催化剂在热 力学和动力学上对氢吸收和释放的能量势垒的影响、探讨催化理论。 （ 5） 在理论模拟预测的基础上， 研制满足粉体床换热要求的 换热器件；研制满足传热与传质性能要求的可逆储氢系统原型。 （ 1） 探明材料吸 /放氢过程中氢的吸附、解离和溶入 /析出等相互作用及原子 /分子扩散机制 。 （ 2） 结合新型储氢材料的设计理论，选择轻质元素构成体系，筛选出性能优异的金属氢化物和配位氢化物材料， 制备出高效、廉价的配位氢化物、 镁基储氢材料和相应的催化剂，储氢量达到 上 ； （ 3） 建立较为完善的实验数据采集与分析处理方法，得到包括 体结构精修等数据和分析结果 ； （ 4） 获得高容量储氢材料结构与性能的调控，建立复杂体系和多尺度结构储氢材料的吸 /放氢动力学和热力学模型；阐明低维储氢材料的吸 /放氢热力学、动力学和结构演变规律 ； 提出氨硼烷化合物的热解反应路径与放氢机制模型；确定含硼化学氢化物再生的可能性与可行性； （ 5） 确定改善储氢系统传热传质性能的优选方法；实验验证并完善储氢材料传热与传质模型。 （ 6） 发表 录论文45 篇左右，申请发明专利 10件 ，培养研究生 25 名左右。 年度 研究内容 预期目标 第 四 年 （ 1） 对低维储氢材料 的储氢性质进行计算 和预测； 计算 晶体结构、孔径大小、位点、比表面积对储氢性质的影响，设计和合成最佳的 料，对其储氢的热力学和动力学性质进行测试和理论分析； （ 2）探讨外 场所诱导的储氢特性 和外 场下材料储氢的热力学和动力学； 探讨氢在储氢材料及相关催化材料体相、表面、界面的吸（脱）附行为及其物理、化学变化机制 ；通过对 合成的低维储氢材料储氢性质测量，探索样品的尺寸大小、形貌、比表面积和孔径分布对储氢性质的影响规律 ，修正计算结果 ； （ 3） 检测所筛选的性能优异的金属氢化物和配位氢化物材料的循环特性，并探 讨其影响因素 ； 探明材料的结构稳定性和储氢特性随体系的化学组成，几何结构 以及微观结构组元（相结构、缺陷、界面、相分布） 等因素 的变化规律 ； 阐明纳米尺寸效应对材料吸 /放氢的热力学和动力学影响规律 ； 分析低维储氢材料微观结构与其吸 /放氢热力学参数、动力学反应速率、反应常数间的关联性。 （ 4）进一步 协同改善含硼氢化物的热解放氢动力学与热力学，研究氨硼烷基储氢材料的 固相激活 机制，研究含硼氢化物催化水解反应动力学规律； （ 5） 研制高能量密度氢源系统原型；研究系统充放氢过程应力应变和温度场下的传质行为；研究储氢系统的 失效机制 与改进方法。 （ 1） 根据新型储氢材料吸放氢行为，建立新型轻质储氢材料吸 放氢反应机理模型； 阐明新型高容量储氢材料的吸 /放氢反应机理， 为调控材料的吸 /放氢性能以及能量的高效传递提供理论基础 和设计原则 。 （ 2） 阐明 氨硼烷基储氢材料的固相激活机制 ， 揭示含硼氢化物催化水解反应动力 学规律；制备出具有优异可控热解放氢性能的氨硼烷基储氢材料，实现温和温度下 放氢容量 6 ； （ 3）探讨新型储氢材料的结构稳定性，掌握吸放氢循环 性能衰退机制及其影响因素 ； （ 4） 揭示材料 成分、结构与储氢性能的关系， 探明成分、晶体结构、尺 寸、形貌、外场作用对储氢性质的影响规律