سنتز مواد کربنی نانو تخلخل و بهبود شیمیایی ساختار آن جهت ذخیره سازی هیدروژن

در این تحقیق، نانولوله های چند جداره فعال سازی شده با koh و آلایش شده با ni به عنوان واسط ذخیره سازی هیدروژن مورد آزمایش قرار گرفته است. بررسی های حاصل از آنالیزهای bet، sem و raman spectroscopy نشان می دهد فعال سازی نانولوله ها تاثیر چشم گیری بر ساختار سطح نانولوله ها داشته است. ذرات نیکل به روش رسوب شیمیایی بر روی سطح نانولوله ها نشانده شدند. آنالیز edx نشان می دهد که ذرات نیکل با موفقیت بر روی سطح نانولوله ها رسوب کرده است. درصد فلز نیکل رسوب کرده با استفاده از آنالیز icp تعیین گردید. داده های ایزوترم های جذب هیدروژن در نانولوله های اولیه، فعال شده با koh و آلایش شده با ni با استفاده از روش حجمی برای سه دمای 288، 298 و 308 کلوین و حداکثر فشار 45 بار جمع آوری شد. حداکثر مقدار هیدروژن ذخیره شده در نانولوله های اولیه برابر با wt.% 0.22 بدست آمده است که این مقدار برای نانولوله های فعال شده wt.% 0.75 و برای نانولوله های آلایش شده با ni تقریبا wt.% 1 بدست آمده است. سینتیک جذب نیز در فشار 25 بار مورد بررسی قرار گرفت. توصیف داده های سینتیکی حاصل، با استفاده از مدل های شبه درجه اول و دوم انجام شد که مشخص گردید مدل شبه درجه دوم، داده های جذب را به شکل مناسب تری برازش می کند. هر چند مدل شبه درجه اول داده های جذب در ابتدای فرایند جذب را به خوبی توصیف می کند اما با ادامه یافتن جذب این مدل قادر به توصیف درست داده ها نیست که می توان آن را به چند مرحله ای بودن فرایند جذب نسبت داد. گرمای جذب ایزواستریک بر طبق معادله ی کلازیوس-کلاپیرون از مجموعه ای از ایزوترم های جذب محاسبه گردید و این مقدار برای نانولوله های اولیه، نانولوله های فعال شده و نانولوله های آلایش شده به ترتیب برابر با 7.5-، 9.1- و 10.2- کیلوژول بر مول بدست آمده است. افزایش گرمای جذب در نانولوله های کربنی فعال سازی شده و آلایش شده را می توان بر اثر افزایش حجم حفرات و سایت های فعال روی سطح و پدیده ی نشر در نانولوله های آلایش شده با نیکل دانست. اگر چه فعال سازی و آلایش فلز نیکل بهبود چشم گیری را بر میزان جذب هیدروژن نانولوله ها بوجود آورده است با این حال فاصله ی زیادی تا کاربردهای عملی وجود دارد و نیاز به تحقیقات گسترده تر احساس میشود.