氢能作为一种清洁、高效和安全的新能源受到了广泛的研究。如何安全高效的储存氢是氢能利用过程中的关键部分，至今仍面临很大的挑战。因此发展一种高效、经济并且实用的储氢方式对于氢能的发展和实际应用至关重要。本文采用基于平面波密度泛函理论的第一性原理方法研究了C15型Laves相TiCr2合金的储氢行为。发现H原子和Cr原子间的相互作用比Ti原子更强，并趋向于占据具有最大空间的g(2A2B)间隙位。g和e(1A3B)间隙位一起形成一个三维的网络结构，这即是H原子的扩散路径。计算了H原子在这些扩散路径上的扩散势垒。H原子在TiCr2合金中的相互作用可以用屏蔽库伦排斥相互作用来描述，这对合金中的最大储氢量有很大影响。计算了TiCr2EHx中H原子的吸附能，以及氢化物的电子结构。理论计算表明TiCr2的最大储氢量在2.6和3.8wt％之间，这和实验结果很吻合。我们还研究了吸氢引起的晶格膨胀效应，以及其对H原子扩散势垒的影响。　　 ⑴在二元合金的基础上，研究了第三组元(Zr、V、Fe、Ni)掺杂AB2 alloys A/B元素对储氢行为的影响。Zr取代TiCr2中的Ti使H原子的吸收能显著提高。然而Zr原子却并不和H原子直接作用。取代TiCr2和ZrCr2合金中的Cr原子的V原子总是提供电子，并且其中一部分电子被H原子接收到了。这大大增强了合金和H原子的相互作用。Fe和Ni原子的取代则会使H原子在合金中吸附能降低。H原子在合金中的扩散势垒主要是几何效应，决定于扩散空间的大小。　　 ⑵提出了一种通过金属替换共价有机物骨架里面的连接环C2O2B来提高H2分子的吸附能的办法，这能避免金属原子的团聚问题。第一性原理对晶体和分子片段结构的结果表明掺杂后H2的吸附能能提高到大约10 kJ/tool，相对于没有掺杂的COF结构提高了四倍。巨正则蒙特卡洛模拟进一步证实了这样的替代掺杂能将室温下H2的吸附量提高二到三倍。　　 ⑶设计了一类新型的一维TiBx(x=-2-6)链作为储氢材料。TiB5在这些链中具有最低的生成热和最高的结合能，是最稳定的结构。TiB5中的平均结合能比Ti原子在Ti的二聚体中的结合能要大，这说明Ti原子更愿意和B5团簇结合而不是团聚在一起。TiB5中每一个Ti原子最多能吸附4个H2分子，平均每个H2的结合能为43.7 kJ/mol。H2和体系间的电荷转移以及强的Kubasσ-H2相互作用表明H2和Ti原子间的相互作用使H2的结合能在理想的范围之内。