将氢作为组元引入到多元多相稀土镁基合金体系,实现了 Mg-Ni-RE (La,Nd,Ce,Y)-H 体系相结构和相关系的优化计算,获得了储氢相和氢化相的热力学描述,即体系中与氢平衡的溶体相、金属间化合物及金属氢化物的吉布斯自由能,计算相平衡、相稳定性、反应类型和各物相热力学性质,实现了全局最稳定相边界自动搜索和物性参数等值线高通量计算。根据相平衡时化学势相等原则,预测了 Mg-Ni-RE
(La,Nd,Ce,Y)合金的“氢压-成分-温度”曲线和储氢容量,深入阐释了储氢相吸放氢热力学机理。不但有助于快速筛选最佳合金成分,避免大量低价值的实验付出,还有助于预测储氢合金的微观结构以及性能。 推导了一个用时间、温度、压力、粒子半径、合金与其氢化物之间的体积变化来表达合金氢化反应百分数的显函数,提出了“特征吸附时间”新概念(tξ),实现了各物理参数的定量描述和复杂反应动力学机理的
理论预报,不仅能够定量描述我们多个体系的实验工作(Mg-Ni-R (R=Ag、La、Ni、Y、Nd、Ce)和LiBH4·NH3–nNH3·BH3 等),而且还能很好地运用到其他研究者的实验体系中(MgH2-Nb2O5、MgH2-V、La0.8 LaNi4.5T0.5 (T= Ni,Fe,Co,Cu)、LaNi5-xAlx 和Ho(1-x)MmxCo2 等)。在一定范围内,该模型还具有预测合金氢化反应动力学特征的功能,在储氢合金的研究中发挥重要的指导作用,并且很好地推广到铁矿石还原、金属氧化反应、陶瓷氧化等气固相反应的研究中。