بررسی پتانسیل نانولوله های کربنی برای جذب و ذخیره سازی هیدروژن و تعیین ایزوترم های جذب

در این کار ، ظرفیت جذب هیدروژن در کربن فعال و نانولوله ی کربنی تک دیواره در سه دمای مختلف 283، 293 و 303 کلوین و در فشار های بین 75-0 بار با استفاده از روش حجم سنجی در یک سیستم تک مخزنه انجام شد. در روش حجمی ابتدا مخزن جذب با مقدار مشخصی از نمونه پر شد و سپس تا میزان مورد نظر با گاز هیدروژن تحت فشار قرار گرفت. به خاطر جذب هیدروژن در نمونه، فشار سیستم با گذشت زمان کم شد تا به یک فشار تعادلی رسید. میزان هیدروژن جذب شده از طریق افت فشار و با استفاده از معادله حالت srk محاسبه شد. در هر سه دما، ظرفیت جذب هیدروژن در هر دو نمونه، کمتر از 5/0 درصد وزنی به دست آمد. با کم کردن دمای جذب و افزایش فشار، ظرفیت جذب در مواد کربنی افزایش یافت. برای هر دو نمونه داده های تعادلی جذب با استفاده از مدل لانگمیر به خوبی برازش شد و این نشان دهنده ی این است که جذب هیدروژن فقط در یک لایه ی مولکولی اتفاق افتاد و این ناشی از جاذبه ی وان دروالسی ضعیف بین اتم های کربن و مولکول های هیدروژن است. گرمای جذب هیدروژن در نانولوله ی کربنی تک دیواره با استفاده از معادله ی کلازیوس-کلاپیرون، 9/5- کیلو ژول بر مول به دست آمد. در مرحله ی بعدی، نانولوله ی کربنی تک دیواره تحت یک فرایند سه مرحله ای، اکسیداسیون در هوا، شستشو با اسید نیتریک 5/2 مولار و اکسیداسیون دوباره، قرار گرفت تا اثر شستشوی اسیدی بر جذب هیدروژن بررسی شود. میزان هیدروژن جذب شده در نانولوله ی شسته شده با اسید در سه دمای 283، 293 و 303 کلوین ،26-10 درصد بیشتر از میزان هیدروژن جذب شده در نانولوله ی اولیه بود. تغییرات جذب هیدروژن با زمان در نانولوله ی تک دیواره نیز بررسی شد و نتیجه گیری شد که سینتیک جذب در نانولوله ی کربنی تک دیواره سریع است. درکل، این نتایج نشان می دهد که میزان جذب هیدروژن در نانولوله ی کربنی تک دیواره بسیار پایین است و به نظر نمی رسد که این ماده یک حامل امید بخش هیدروژن برای کاربرد های عملی باشد.