بررسی تأثیردما، غلظت هیدروژن و پارامترهای ساختاری بر روی جذب فیزیکی مولکول هیدروژن در نانولوله های کربنی تک دیواره و دودیواره با استفاده از شبیه سازی دینامیک مولکولی

امروزه تولید و استفاده از سوخت های تمیز نظیر هیدروژن برای تولید انرژی بسیار حیاتی است. چالش اصلی در این راستا، ذخیره سازی ایمن و با صرفه هیدروژن به عنوان سوخت برای وسایل نقلیه می باشد. تحقیقات اخیر در رابطه با ذخیره سازی هیدروژن در مواد نانوساختارکربنی جدید، نویددهنده آن است که مشکلات مربوط به سوخت های فسیلی در آینده ای نزدیک قابل حل خواهد بود. در این بین نانولوله های کربنی به علت دارا بودن خواص و هندسه استوانه ای منحصربه فرد، توانایی ویژه ای در ذخیره سازی هیدروژن درون ساختار توخالی خود دارند. در سال های گذشته به کارگیری روش های شبیه سازی برای مطالعه رفتار دسته جمعی سیستمی از ذرات شتاب بیشتری به خود گرفته است. در این پروژه با استفاده از شبیه سازی دینامیک مولکولی و بسته نرم افزاری dl-poly-2 جذب فیزیکی مولکول هیدروژن در نانولوله های کربنی تک دیواره و دودیواره مورد بررسی قرار گرفته است. جذب داخلی و خارجی هیدروژن در برخی نانولوله های تک دیواره و دودیواره و درصد وزنی جذب هیدروژن به عنوان تابعی از نوع، طول و شعاع نانولوله، دمای شبیه سازی و غلظت هیدروژن مورد مطالعه قرار گرفته است. بررسی شرایط مختلف برای شبیه سازی نشان داد که استفاده از ترموستات نوز- هوور، زمان استراحت 4/0، گام زمانی 0001/0 و الگوریتم پرش قورباغه ای سیستم پایدارتری را برای محاسبات ما به وجود می آورد. بررسی نتایج شبیه سازی نشان می دهد که کاهش دما و افزایش غلظت هیدروژن باعث افزایش جذب داخلی، خارجی و درصد وزنی جذب در نانولوله های تک دیواره و دو دیواره می شود. افزایش شعاع باعث افزایش درصد جذب داخلی در هر دو نوع نانولوله می شود. درصد جذب خارجی و درصد وزنی جذب با افزایش شعاع از ? 7/4 به ? 4/7 افزایش می یابد ولی افزایش شعاع به ? 2/10 باعث تغییر محسوسی در جذب خارجی نمی شود ولی باعث کاهش درصد وزنی جذب در هر دو نوع نانولوله می شود. بردار کایرال در نانولوله های تک دیواره تأثیر محسوسی در نتایج شبیه سازی ندارد ولی درمورد نانولوله های دو دیواره نتایج نشان می دهد که نانولوله با دیواره های با بردار کایرال متفاوت جذب داخلی، خارجی و درصد وزنی جذب بالاتری دارد. جذب داخلی و خارجی با افزایش طول نانولوله افزایش می یابد ولی درصد وزنی جذب کاهش می یابد. همچنین نتایج نشان داد که جذب داخلی و درصد وزنی جذب در نانولوله های تک دیواره بیشتر از نانولوله های دو دیواره است ولی جذب خارجی نانولوله های دو دیواره بیشتر است. کلمات کلیدی: 1. نانولوله کربنی 2. جذب فیزیکی 3. بردار کایرال 4. دینامیک مولکولی