НАНОТЕХНОЛОГИЯ В БЛИЖАЙШЕМ ДЕСЯТИЛЕТИИ

Аккумулирование водорода в углеродных нанотрубках: перспективы использования в топливных элементах

Аккумулирование водорода в углеродных нанотрубках: перспективы использования в топливных элементах

М. Дресселхаус, А. Брехер[63]

Аккумулирование водорода в углеродных нанотрубках: перспективы использования в топливных элементах

\] I / Ni ІУ

В «Водородной программе» Министерства энергетики США (1992, DOE/CH10093-147) указывается, что для создания эффективных топливных
элементов необходимо добиться аккумулирующей способности углерода по отношению к водороду около 63 кг Н2/м3 (6,5 вес.%). Исследования показыва­ют, что углеродные нанотрубки обладают уникальными структурными и мор­фологическими особенностями, позволяющими одновременно обеспечить высокую аккумулирующую способность по отношению к газообразному водо­роду и требуемые характеристики процессов адсорбции и десорбции.

Углеродные нанотрубки представляют собой реализацию гексагональной решетки графита в виде однослойной трубки диаметром около 1 нм (по окруж­ности цилиндра располагаются примерно 20 атомов) и длиной несколько мик­рометров, что обеспечивает отношение длины трубки к ее диаметру более 10 ООО. Количество адсорбированного в виде монослоя газообразного водоро­да на поверхности графита (при низких температурах и плотной упаковке) мо­жет достигать 4,1 вес.%. Молекулы Н2 при таких оценках рассматриваются как шары с динамическим радиусом 2,89 А. Нанотрубки значительно удобнее и практичнее графита в качестве поглощающей водород среды, поскольку они удерживают водород даже при комнатной температуре, а их изогнутая поверх­ность увеличивает энергию связи молекул водорода с графитом. Более того, при получении однослойных трубок образуются «связки», представляющие собой плотно упакованные треугольные решетки из параллельно уложенных цилиндров, расстояние между которыми составляет 3,4 А, что почти точно со­ответствует расстоянию между соседними слоями в графите. Такая треуголь­ная укладка нанотрубок увеличивает аккумулирующую способность системы за счет возникающих в ней пустот.

Геометрическая упаковка молекул водорода внутри однослойных углерод­ных трубок обеспечивает аккумулирование в количестве 3,3 вес.%. Объемы пу­стот добавляют к этой величине еще 0,7 вес.%, что доводит полную долю акку­мулирования до 4 вес.%. Эта теоретическая оценка была подтверждена экспе­риментальными данными Диллона и др. [57], а также последующими работами этой группы. Проблемы поглощения водорода и повышения коэффициента аккумулирования (отношение Н/С) обсуждались еще в работах [1,2] для мате­риалов с различным строением (наноцилиндры, фуллерены, углеродные волокна особой структуры). В одном из последних обзоров по этой теме [58] оцениваются перспективы использования углеродных нанотрубок для аккуму­лирования водорода и других газов при варьировании давления газов и диамет­ра трубок. В настоящее время продолжаются интенсивные поиски путей повы­шения водород-углеродного отношения при аккумулировании до практически приемлемого уровня, для применения, в частности, в топливных элементах для транспортных средств или изолированных источниках энергии небольшого и среднего размера.

НАНОТЕХНОЛОГИЯ В БЛИЖАЙШЕМ ДЕСЯТИЛЕТИИ

Основные цели и планы

Основное требование в настоящее время состоит в том, что финансирующие Правительственные организации США должны всячески поощрять развитие Нанонауки и нанотехнологии (в принципе, можно говорить о развитии некоей Новой научной и …

Вспомогательные цели и планы

Для создания сильной и процветающей «нанотехнологической культуры» фи­нансирующие организации должны поддерживать новые формы исследова­ний и образования в этой сфере, а также развивать соответствующую инфра­структуру (по крайней мере в течение ближайшего …

НАУЧНАЯ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ИНФРАСТРУКТУРА

Нанотехнология является междисциплинарной областью науки, вследствие че­го финансирование должно в основном использоваться для поддержки конк­ретных проектов, осуществляемых малыми группами (от 1 до 4 ведущих иссле­дователей). Тем не менее существует несколько …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел. +38 05235 7 41 13 Завод
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 067 561 22 71 — гл. менеджер (продажи всего оборудования)
+38 067 2650755 - продажа всего оборудования
+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи всего оборудования
e-mail: msd@inbox.ru
msd@msd.com.ua
Скайп: msd-alexandriya

Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Представительство МСД в Киеве: 044 228 67 86
Дистрибьютор в Турции
и странам Закавказья
линий по производству ПСВ,
термоблоков и легких бетонов
ооо "Компания Интер Кор" Тбилиси
+995 32 230 87 83
Теймураз Микадзе
+90 536 322 1424 Турция
info@intercor.co
+995(570) 10 87 83

Оперативная связь

Укажите свой телефон или адрес эл. почты — наш менеджер перезвонит Вам в удобное для Вас время.