W pracy przeanalizowano dwie grupy związków należących do zbioru wodorków metali, które mogą zostać wykorzystane jako materiały do magazynowania wodoru. Pierwszą grupę stanowią złożone borowodorki metali M(BH4)n, M-atom metalu (n= 1: Li,Na,K,Rb,Cs; n= 2: Mg,Ca,Mn,Zn), w których wodór jest kowalencyjnie związany z atomem boru tworząc klastry BH4. Z uwagi na ich wysoką stabilność ważne jest poznanie mechanizmów stojących za procesem desorpcji wodoru takich jak np. znajomość dynamiki wodoru w klastrach BH4 oraz deformacja samego klastra. Dla tej grupy związków uporządkowane zostały relacje między analizowanych strukturami, zamodelowano nowe stabilne struktury Mg(BH4)2 oraz poddano analizie deformację i możliwość rotacji klastrów BH4.
Druga grupa obejmuje międzymetaliczne wodorki RTIn, R-ziemia rzadka (La,Ce,Pr,Nd,Ho,Er,Gd.Tb,Dy), T-metal przejściowy (Ni,Pd), dla których istotne jest zbadanie, które miejsca w strukturze są przez wodór obsadzane i jaki ma to wpływ na strukturę krystaliczną związku. Dla tej grupy zaproponowano możliwe scenariusze porządkowania się wodom wprowadzanego do struktury stopów i związanych z tym zmian strukturalnych, wspomagające interpretację danych eksperymentalnych.
Do rozwiązania postawionych w pracy problemów została wykorzystana metoda analizy symetrycznej oraz opracowany zespół narzędzi opartych o analizę tensora momentu bezwładności.
Title: Multidimensional analysis of metal hydrides structures in order to improve their
applicability in hydrogen energy.
Thesis was focused on analyzing two groups of metal hydrides compounds, which may be used as hydrogen storage materials. First group consist of complex borohydrides M(BH4)n, M-metal atom, (n= 1: Li,Na,K,Rb,Cs; n=2: Mg,Ca,Mn,Zn), where hydrogen is covalently bound to boron forming a BH4 cluster. Due to their high stability, it is important to know the processes governing the hydrogen desorption e.g. dynamics of hydrogen in BH4 clusters or the deformation of cluster itself. For this group the relations between analyzed structures were put in order, new stable phases of Mg(BH4)2 were modelled and the clusters deformation, as well as their possible rotation axes were investigated.
Second group includes intermetallic hydrides RTIn, R-rare earth (La,Ce,Pr,Nd,Ho,Er,Gd.Tb,Dy). T-transition metal (Ni,Pd), for which knowledge where hydrogen is locating and what influence on the crystal structure does this occupation have, is of outmost importance. In these cases several scenarios of hydrogen ordering accompanied with the most probable crystal structure changes were proposed, serving as a guide in the interpretation of experimental data.
Methods of a symmetry analysis and a set of tools based on the tensor of inertia were incorporated to tackle problems in the thesis.
