Low Temperature Physics: 47, 1037 (2021); https://doi.org/10.1063/10.0007078
Физика Низких Температур: Том 47, Выпуск 12 (Декабрь 2021), c. 1135-1138    ( к оглавлению , назад )

Phase transitions, elastic and electronic properties of hydrogen storage Na2PdH4

S. Al

Department of Environmental Protection Technologies, Vocational School, Izmir Democracy University Izmir 35140, Turkey
E-mail: selgin.al@idu.edu.tr

C. Kurkcu

Department of Electronics and Automation, Kırşehir Ahi Evran University, Kırşehir, Turkey

Received July 8, 2021, published online October 25, 2021

Abstract

Hydrogen can be absorbed by some materials at specific pressures and temperatures. This is extremely important in terms of creating carbon-free and sustainable society. In this work hydrides are good candidates to fulfill these aims. Electronic and magnetic properties of hydrides are investigated. This study considers Na2PdH4 as solid storage of hydrogen material. Hydrogen is highly soluble in palladium and can be stored in large amounts at ambient conditions. The structural evolution, electronic and elastic properties of Na2PdH4 has been investigated by means of density functional theory. The SIESTA software package is used with the generalized gradient approximation for the exchange-correlation functional and norm-conserving Troullier–Martins pseudopotentials. High-pressure computations have been carried out to reveal phase transitions. Na2PdH4 is transformed from I4/mmm tetragonal structure to Immm orthorhombic structure at 100 GPa. The electronic band structures and density of states are obtained for both phases. Mechanical stability is analyzed using the elastic constants. Moreover, several parameters such as Young’s modulus, shear modulus, and their ratios are obtained and discussed.

Анотація

Водень може адсорбуватися деякими матеріалами при певних тисках та температурах. Це особливо важливо з точки зору створення безвуглецевої та екологічно раціональної спільноти. Гідриди виявляються добрими кандидатами для здійснення цих цілей. Досліджено електронні та магнітні властивості гідридів. В них Na2PdH4 розглядається як твердий матеріал, що вміщує водень. Водень, який добре розчинюється у паладії та може зберігатися у великих кількостях за умов навколишнього середовища. Структурну еволюцію, електронні та пружні властивості Na2PdH4 досліджено за допомогою теорії функціонала густини. Використано пакет програм SIESTA у режимі узагальненого градієнтного наближення для обмінно-кореляційного функціонала та псевдопотенціалами Троуллера–Мартіна, які зберігають норму. Обчислювання при наявності великого зовнішнього тиску проведено для виявлення фазових перетворень. Na2PdH4 переходить від тетрагональної I4/mmm до орторомбічної Immm структури при тиску 100 ГПа. Структуру електронних зон та густину станів встановлено для обох фаз. Механічну стійкість проаналізовано по значенню пружних констант. Крім того, декілька параметрів, таких як модуль Юнга, модуль зсуву, та їхнє відношення було одержано та обговорено.

Key words: density functional theory, elastic properties, phase transitions, hydrogen storage.