Институт Физики им.Л.В.Киренского
Победитель конкурса сайтов СО РАН - 2010
Яndex

www.yandex.ru
  Главная
  Офис
  Новости
  Службы
  Семинары
  Достижения
  Научные отчеты
  Лаборатории
  Направления
  Интеграция
  Разработки
  Ученый совет
  Советы по защитам
  Аспирантура
  Конференции
  Конкурсы, Гранты
  Публикации
  Препринты
  Издательство
  Библиотека
  Совет молодых учёных
  Студентам
  Виртлаб
  История
  Фоторепортажи
  Персоналии
  О  Киренском
  Ученики и соратники
  Мемориальный музей
  Бухг-рия, план. отдел
  Download
  Карта  сервера

Проведено теоретическое определение максимального количества водорода, адсорбирующегося на поверхности ОУНТ

В последние годы в связи с большим ростом стоимости нефтепродуктов и требованиями экологии сильно вырос интерес к альтернативным источникам энергии. Одним из самых перспективных источников энергии является водород, адсорбированный в углеродных наноструктурах, состоящих из sp2-связанных атомов углерода - металлофуллеренов и однослойных углеродных нанотрубок (ОУНТ).

В данной работе проведено теоретическое определение максимального количества водорода, адсорбирующегося на поверхности ОУНТ при различных внешних температурах и давлениях.

Был предложен способ расчета равновесной плотности молекул, адсорбированных внутри однослойных нанотрубок. В данной модели при вычислении свободной энергии учитывались как квантово-механические эффекты, приводящие к дискретным уровням энергии частицы и к распределенности ее положения между соседями, так и эффект перехода частицы на возбужденные уровни и вклад фононов.

Данный метод был применен для расчета количества водорода, физически адсорбирующегося как внутри, так и снаружи углеродных нанотрубок вида (3,3), (6,0), (10,10), (20,20). Было установлено (рис.6), что из-за проявления квантовых свойств легких молекул при изменении внешнего давления или температуры наблюдается последовательность фазовых переходов первого рода, приводящая к скачкообразному изменению плотности адсорбированных молекул водорода на поверхности ОУНТ.

Было установлено, что величина плотности водорода, адсорбированного внутри или снаружи ОУНТ не превышает 2% (вес.) даже при низких температурах и высоких давлениях. При сорбции водорода на обеих поверхностях ОУНТ его количество не превышает 4% (вес.), что не удовлетворяет требованиям автопромышленности (6.5%) для использования таких аккумуляторов на транспорте. Полученные результаты согласуются со многими экспериментальными результатами. Таким образом, только физическими методами без участия химической сорбции проблему накопления водорода в нанотрубках решить невозможно.


Рис. 6. Зависимость концентрации водорода, адсорбированного внутри однослойных углеродных нанотрубок вида (10,10) от внешних давления и температуры.

  1. А.С. Федоров, С.Г. Овчинников, «Плотность и термодинамика водорода, адсорбированного внутри однослойных углеродных нанотрубок», ФТТ, Vol. 46, No. 3, 2004, pp. 584–589.
  2. А.С. Федоров, П.Б. Сорокин, «Плотность и термодинамика водорода, адсорбированного внутри однослойных углеродных нанотрубок», ФТТ, 2006, V.48, N2, pp.377-382.

Лаборатория Физики Магнитных Явлений


© И н с т и т у т Ф и з и к и
им. Л. В. Киренского СО РАН 1998—2012 Для вопросов и предложений

Российская академия наук СО РАН TopList