[发明专利]一种贫铀基吸储氢合金及方法

权利要求书

1.一种贫铀基吸储氢合金的设计方法，其特征在于，具体设计步骤如下：

S1确定U和Ni的原子比，基于U晶胞进行扩胞得到超晶胞，在U原子周围的不同位置进行Ni原子掺杂，得到目标合金的初始结构；

S2目标合金的初始结构进行弛豫和电子静态自洽，选择总能量小于1.0×10^-6 eV/atom，每个原子受力低于0.01 eV/ Å的结构作为铀镍合金的优化结构；

S3对同一原子配比下的优化结构进行筛选，得到该原子配比下的最优结构的铀镍合金以及铀镍合金氢化物；

S4对不同原子配比下最优结构的铀镍合金进行筛选，选择铀镍合金形成能小于0.2，铀镍合金吸氢后体积膨胀率小于纯铀吸氢后的体积膨胀率，铀镍合金氢化物放氢热力学平衡温度降低的铀镍合金作为吸储氢合金；

U：Ni原子比为7：（1~3）或8：（0.5~1.5）。

2.根据权利要求1的一种贫铀基吸储氢合金的设计方法，其特征在于，所述贫铀基吸储氢合金的结构通过第一性原理设计并计算得到。

3.根据权利要求1所述一种贫铀基吸储氢合金的设计方法，其特征在于，所述吸储氢合金的体积膨胀率的计算公式如下：

其中，代表铀合金/纯铀氢化物的体积，代表铀合金/纯铀的体积。

4.根据权利要求1所述一种贫铀基吸储氢合金的设计方法，其特征在于，所述吸储氢合金的热力学平衡温度的表示如下：

其中，是脱氢反应的焓变，是脱氢反应的熵变。

5.根据权利要求1~4中任一项所述的方法设计的一种贫铀基吸储氢合金，其特征在于，通过在γ相的贫铀中掺杂镍制得，U：Ni原子比为7：（1~3）时Ni原子的掺杂位点包括贫铀超晶胞的内部以及面心。

6.根据权利要求5所述的一种贫铀基吸储氢合金，其特征在于，所述吸储氢合金中U：Ni原子比为7：3。

7.根据权利要求1~4中任一项所述的方法设计的一种贫铀基吸储氢合金，其特征在于，通过在γ相的贫铀中掺杂镍制得，U：Ni原子比为8：（0.5~1.5）时Ni原子的掺杂位点在贫铀超晶胞的内部。

8.根据权利要求7所述的一种贫铀基吸储氢合金，其特征在于，所述吸储氢合金中U：Ni原子比为8：1。