بررسی جذب گاز هیدروژن بر روی صفحات گرافن نیتروژن دار شده با استفاده از روش شبیه سازی دینامیک مولکولی

روند رو به رشد استفاده از سوخت های فسیلی و تولید گازهای گلخانه ای به یکی از چالش های مهم در زمینه ی محیط زیست مبدل شده است. اخیراً جایگزینی و استفاده از گاز هیدروژن به عنوان یک حامل مناسب انرژی و سوخت پاک مورد توجه است و تلاش های زیادی جهت ذخیره سازی ایمن و اقتصادی آن در حال انجام است. در حال حاضر، استفاده از سطوح جامد جاذب و به خصوص مواد بر پایه ی کربن به علت پاره ای محاسن مورد علاقه پژوهشگران است. در این پژوهش نیز جذب هیدروژن بر روی سطح گرافن با نقص های گرافیتی نیتروژن به روش دینامیک مولکولی مورد مطالعه قرار گرفته است. ابتدا یک ساختار اولیه با الهام از یک نمونه سنتزی به روش نیم تجربی به دست آمده و سپس جذب روی سطح آن به کمک هنگرد nvt در محدوده ی مشخصی از فشار و دما شبیه سازی شده است. برهم کنش بین مولکول های گاز و مولکول های گاز و سطح به کمک پتانسیل ساده لنارد-جونز (12-6) توصیف شده است. تأثیر دما و فشار بر روی جذب مطلق و اضافی نشان داده شده و اثر نوع نقص، تعداد لایه و فاصله لایه بر روی جذب مطالعه شده است. به کمک یک رویه، درجه ی تأثیر دما و فشار بر روی انواع جذب تک لایه، چند لایه و اضافی بدست آمده و دما و فشار اشباع برای انواع ذکر شده ی جذب، به جهت کیفی مقایسه شده اند. مقادیر گرمای ایزوستری جذب، انرژی پیوندی و روند تغییرات qst در محدوده های پوشش کم و زیاد گزارش شده و به کمک دو پارامتر ساختاری و ترمودینامیکی گاز جذب شده، روند تغییر فاز بررسی و در مورد جایگاه های جذبی توصیفی ارائه شده است. در انتها، هشت مدل جذبی بر روی داده های به دست آمده از جذب تک لایه و چند لایه برازش شده و دو مدل برتر جهت توصیف این داده ها، معرفی شده اند.