教育論文發表期刊推薦《能源技術經濟》雜志依托國家電網公司和國網能源研究院，以研究能源技術經濟理論和熱點問題、反映能源工業改革發展的最新進程、探索能源經濟規律為目標，交流能源經營管理經驗，介紹國內外能源(電力)發展新動態�！赌茉醇夹g經濟》雜志原名《電力電力經濟》，創刊于1988年。 經國家新聞出版總署批復，《能源技術經濟》于2010年第一期正式更名，月刊，每月20日出版發行。新刊號為CN11-5917/TK。國際標準連續出版物號ISSN 1674-8441�！赌茉醇夹g經濟》編輯部設在國網能源研究院。辦公地點：北京市西城區南橫東街8號。

　　關鍵詞：釩,氫化物,熱力學,高級工程師職稱論文

　　1 前言

　　金屬釩因比重低，質地硬，高強度，性能穩定等特點，被認為是一種優良材料，釩基貯氫合金作為很好的貯氫材料在民用和國防工業中具有很廣的應用前景。近年來，許多學者對此進行了研究，取得了一定的研究成果。本文采用密度泛函理論及其微擾理論分別計算釩及釩氫化物的結構，能量，以及其在標準條件下的熱容，熵，哈密頓自由能和吉布斯自由能等熱力學函數，并對計算結果進行了討論。

　　2 計算方法

　　在德拜理論中，德拜頻譜與實際的晶格振動頻譜有較大的差異。要準確地計算晶體的熱力學函數，應采用實際的振動頻譜，即f(ε)代替德拜頻譜，并在全頻區積分。振動頻率ω對應著聲子能量ε。聲子巨配分函數為式(1)，系統的內能為，其中E為系統的 電子能量，通過計算可得到晶格振動的熱運動能量，晶格振動對系統熱容的貢獻，晶格振動對系統熵的貢獻S，系統的自由能F，吉布斯自由能G。

　　電子能量采用程序包計算，使用贗勢和方法。計算表明動能截斷等于30h和的k點取樣可體系的收斂性。自洽總能量的收斂要求為小于10-8h。為了計算方便，引入所謂的虛晶方法[1]，即在體系原胞的氫原子占位上，核電荷數和電子數取不一定為整數，目的是表征氫原子在晶格中平均化分布，計算時為減少計算量，不采用超晶胞，適用于固溶體的計算。在計算聲子能量時，q點抽樣的選取與上述k點的抽樣一致。

　　3 結果與討論

　　當晶體中形成氫化物時，金屬釩的晶型可能取面心立方和體心立方兩種[2]。本文計算了五種可能類型的的晶格結構。其中x為0～1的兩種結構為和，x為1～2之間

　　的三種結構分別為、和。

　　圖1給出了優化得到的中含氫量x與晶胞參數a的關系。隨著中氫含量x的增多，五種結構的晶胞參數a都逐漸增大，表明氫的加入使的晶體膨脹，這與文獻符合[3]。圖2給出了優化得到的中含氫量x與晶胞能量E間的關系。其中時，結構與結構的能量非常接近，二者在處有一個交叉點。，結構的能量明顯低于和結構。根據能量最低原則，時， 應為結構，當時，為結構。 時，為結構與結構的能量非常接近，二者在處有一個交叉點。，結構。體系體積隨x的增加而逐漸增大，但是x=1時，結構轉變為結構，體系的體積因此有一個突變。

　　在條件下，利用聲子態密度計算得到的的內能，熵，等體熱容，哈密頓自由能和吉布斯自由能等熱力學函數隨氫原子含量x的變化關系。其中結構單質釩的熵為 ，較實驗值大9%，與文獻[4]中采用原子位移法得到的結果相近;熱容為，較實驗值小8%，與文獻[4] 中采用橫波-縱波法和原子位移法得到結果相近，表明采用原子位移法和聲子譜計算方法均能得到較好地熱力學函數。但原子位移法要求較好的分析原子最強烈振動方向，因而其有一定的適用范圍，而利用聲子譜計算方法得到的熱力學適用的范圍更廣。

　　時，結構和結構的內能U，哈密頓自由能和吉布斯自由能非常接近，經擬合得到結構和結構的吉布斯自由能與氫原子含量x的關系為：

　　二者在x等于0.0468時出現交叉，表明在298.15K時，隨著氫原子含量的增加，時，晶體結構將由結構變化為結構。時，結構的吉布斯自由能最低，表明當時，氫原子的增加將使晶體結構由結構變化為結構。結構的吉布斯自由能與氫原子含量x的關系為：

　　文獻[3]采用 計算程序的局域密度泛函近似法得到范圍晶體為結構，在范圍為結構，表明儲氫過程中的晶型及變化需進一步研究。

　　4 結論

　　通過引入虛晶近似，采用密度泛函理論的贗勢方法，優化計算了和兩種晶體結構，，以及三種晶體結構等的能量和結構。利用密度泛函微擾理論，通過計算的聲子譜結構，進而計算了金屬釩及其氫化物的內能、熵、熱容、哈密頓自由能和吉布斯自由能，并與實驗值和文獻的計算結果進行了比較。分析了熱力學函數隨儲氫含量x的變化關系，及其對儲氫量過程中結構的影響。結果表明在下，金屬釩的晶體為結構，當氫原子進入金屬釩晶體后，將會很快由結構變化為結構。當時，釩氫化合物將由結構變化為結構。這與文獻[3]計算得到為結構，為結構的結論不一致，需要對此作進一步的研究。