多尺度模拟方法研究固体电解质材料中质子的传输性质和机理
| 摘要 | 第6-8页 |
| ABSTRACT | 第8-10页 |
| 第一章 绪论 | 第13-23页 |
| 1.1 氢能利用 | 第13-18页 |
| 1.1.1 氢燃料电池汽车 | 第14-15页 |
| 1.1.2 燃料电池 | 第15-18页 |
| 1.2 固体电解质 | 第18-22页 |
| 1.2.1 质子交换膜 | 第18-19页 |
| 1.2.2 固体氧化物 | 第19-22页 |
| 1.3 主要研究内容 | 第22-23页 |
| 第二章 研究方法 | 第23-45页 |
| 2.1 计算材料学 | 第23-26页 |
| 2.2 第一性原理计算(FPC) | 第26-33页 |
| 2.2.1 薛定谔方程 | 第26-27页 |
| 2.2.2 电子波函数 | 第27-29页 |
| 2.2.3 平面波基组和赝势 | 第29-30页 |
| 2.2.4 密度泛函理论 | 第30-31页 |
| 2.2.5 交换相关泛函 | 第31-32页 |
| 2.2.6 本文的DFT方法 | 第32-33页 |
| 2.3 分子动力学模拟(MD) | 第33-42页 |
| 2.3.1 积分方法和系综选择 | 第34-36页 |
| 2.3.2 从头算分子动力学(AIMD) | 第36-37页 |
| 2.3.3 反应性分子动力学(RMD) | 第37-39页 |
| 2.3.4 经典分子动力学(CMD) | 第39-41页 |
| 2.3.5 粗粒化分子动力学(CGMD) | 第41-42页 |
| 2.4 蒙特卡洛模拟(MC) | 第42-43页 |
| 2.5 有限元分析(FEA) | 第43-45页 |
| 第三章 质子交换膜砌块单元 | 第45-71页 |
| 3.1 短程质子转移 | 第45-61页 |
| 3.1.1 分子基团的设计 | 第45-46页 |
| 3.1.2 优化泛函和基组 | 第46-48页 |
| 3.1.3 水分子介导的异构化 | 第48-53页 |
| 3.1.4 膦酸介导的异构化 | 第53-57页 |
| 3.1.5 质子转移活化能 | 第57-61页 |
| 3.2 长程质子跳跃 | 第61-69页 |
| 3.2.1 分子晶体模型 | 第61-62页 |
| 3.2.2 能量信息 | 第62-63页 |
| 3.2.3 结构信息 | 第63-64页 |
| 3.2.4 时/频域信息 | 第64-67页 |
| 3.2.5 质子跳跃 | 第67-69页 |
| 3.3 本章小节 | 第69-71页 |
| 第四章 酸-碱复合质子交换膜 | 第71-87页 |
| 4.1 空间相形貌 | 第71-75页 |
| 4.1.1 粗粒化模型 | 第71-72页 |
| 4.1.2 Flory-Huggins参数 | 第72-73页 |
| 4.1.3 相分离形貌 | 第73-75页 |
| 4.2 界面电荷分布 | 第75-85页 |
| 4.2.1 几何模型 | 第75-77页 |
| 4.2.2 控制方程 | 第77-80页 |
| 4.2.3 初始/边界条件 | 第80-83页 |
| 4.2.4 浓度分布图 | 第83-85页 |
| 4.2.5 空间电荷密度 | 第85页 |
| 4.3 本章小节 | 第85-87页 |
| 第五章 固体氧化物电解质 | 第87-107页 |
| 5.1 BZY体系结构 | 第87-98页 |
| 5.1.1 缺陷结构模型 | 第87-89页 |
| 5.1.2 膨胀系数 | 第89-93页 |
| 5.1.3 容忍因子 | 第93-96页 |
| 5.1.4 径向分布函数 | 第96-98页 |
| 5.2 扩散性能 | 第98-106页 |
| 5.2.1 cFF和ReaxFF的比较 | 第98-102页 |
| 5.2.2 质子和氧离子扩散 | 第102-103页 |
| 5.2.3 离子电导率 | 第103-106页 |
| 5.3 本章小节 | 第106-107页 |
| 第六章 结论与展望 | 第107-111页 |
| 6.1 结论 | 第107-108页 |
| 6.2 展望 | 第108-111页 |
| 参考文献 | 第111-131页 |
| 作者在攻读博士学位期间公开发表的论文 | 第131-133页 |
| 作者在攻读博士学位期间所参与的项目 | 第133-135页 |
| 致谢 | 第135-141页 |
