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

Российские достижения в наноструктурированной продукции

Применение наноалмазов в ГСМ в Украине В последнее время и в России наметились определенные успехи в практической реализации научных исследований. Так, наноструктурированная продукция инструмен¬тального и триботехнического назначения уже сейчас не …

Глобальная «наногонка»: государственное и частное финансирование

  Национальная нанотехнологическая инициатива США (National Nanotechnology Initiative – NNI), принятая благодаря бывшему президенту Клинтону и вступившая в силу в 2001 г., ознаменовала старт глобальной гонки ведущих мировых экономик в …

Программы по нанотехнологии, Поддержанные ведущими министерствами и организациями

М. К. Роко, Дж. Мердэй[85] Ниже предлагается обзор основных исследовательских и образовательных программ, которые считаются наиболее важными и перспективными феде­ральными министерствами и агентствами. 1. Министерство торговли (вместе с НИСТ). Нанотехнология …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 050 512 11 94 — гл. инженер-менеджер (продажи всего оборудования)

+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи новинок
e-mail: msd@msd.com.ua
Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Оперативная связь

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