氢化物的研究

H能源是21世纪的重要能源，H能源系统是将自然界中取之不尽的H转化为各种形式的能量。H能源具有经济、安全、洁净和不霈电网任何时候、任何地方都能使用的方便灵活性等优点。金属氢化物是一种新型的能源和H输运材料，它不仅可以作为储氢材料和输送H的载体，还是一种电能、机械能、化学能和热能转换的功能材料，有广泛的应用前景，H的储存是H能源开发和应用的关键，因而了解储存过程中H在材料中的行为和提高材料储氢效率是当前H能源研究的热点课题。储氢材料的研究中还有很多不清楚的问题，比如氢脆的微观机制、H与缺陷的相互作用等。这些问题都需要了解H的引入导致材料微观结构变化和H在材料中的行为。正电子湮没方法作为一种对材料微观结构灵敏的研究方法，已经应用于储氢材料研究。

早期人们用正电子湮没寿命方法测量了多种金属氢化物的正电子寿命及强度，提出碱金属与碱土金属氢化物中正电子湮没寿命的倒数与金属中的分子密度成正比。他们提出由于H原子和正电子相互作用形成复合体，正电子湮没寿命由该复合体决定。最近，日本大阪大学Shirai等[26,27]

采用正电子湮没谱学系统研究了各种储氢材料（如AB5型和AB2型）的吸H和去H行为，实验结果表明合金内不含替代式空位，完全退火态LaNiAl系和MmNi～系样品正电子寿命与H解吸压力有很好的相关关系（参见图6.6)，第一次吸H去H循环后样品内存在大量的空位和位错，点缺陷在储氢材料的开始激发过程中起关键作用。进一步，他们采用第一性原理从理论上讣算H解吸过程中点缺陷的正电子寿命，所得结果与实验吻合。

郁伟中等[28]在冷聚变研究背景下用正电子湮没寿命测量方法研究了H - Pd系统，正电子湮没寿命测量与充H同时进行，测定了正电子湮没寿命随充H量变化关系。充H过程中H使Pd晶格膨胀并在Pd中产生缺陷，在0～37at%充H范围，正电子湮没平均寿命随充H量增加而增大，晶格膨胀和产生的缺陷使正电子寿命增大。该结果还表明在充H的过程先形成空位，随着H浓度增加，空位聚合为孔洞。左翼等[29]在77--295 K温区和H浓度0～0. 35 at%范围采用正电子湮没寿命测量方法研究了Pdo，75A90.25H。氢化物合金，充H后正电子湮没寿命谱可以用两个寿命成分表征，短寿命成分r，不随温度和H浓度变化，是自由正电子湮没寿命；长寿命成分τ2及其相对强度，I2不随温度变化，但随H浓度的增加分别增大和减小，τ2是H气泡捕获的正电子湮没寿命，τ2增大和I2减小说明随H浓度增大H聚集成的气泡的尺度增大，而浓度减小。实验结果表明，氢脆的微观机制是H气泡致脆。