مسائل ایجاد شده ناشی از تشکیل رسوبات جامد(واکس و آسفالتین) مانند کاهش نرخ تولید، افزایش توان مورد نیاز برای دستگاه ها، مسدود شدن خطوط لوله از جمله مشکلات تولید و انتقال هیدروکربن های سنگین می باشد. جهت رفع این مشکل در این پایان نامه به مطالعه یک مدل مولکولی-ترمودینامیکی برای پیش بینی دمای تشکیل واکس و مقدار آن پرداخته شده است. دراین راستا مکانیک کوانتومی و ترمودینامیک آماری برای پیش بینی نیروهای بین مولکولی واکس به کار گرفته شده است. در این مطالعه مولکول های نرمال پارافین 30c - 20c و 10 c به عنوان مولکول های واکس در نظر گرفته شده است. نمودارهای بر هم کنش بین مولکولی آنها بر حسب فاصله به دست آمده است. با درنظر گرفتن پتانسیل لنارد-جونز به عنوان مدل پتانسیل ضرایب دوم ویریال برای این مولکول ها به دست آمده است. ثوابت معادله حالت pr با استفاده از بر هم کنش مولکولی و ضریب دوم ویریال به دست آمده است. در نهایت، یک مدل ترمودینامیکی که شامل محاسبات تعادل جامد-مایع برای پیش بینی دمای تشکیل واکس و کسر مولی تمام اجزا در دماهای مختلف انجام شده است. برای بررسی صحت مدل پیشنهادی، نتایج حاصل از مدل با داده های تجربی مقایسه شده و تطبیق خوبی مشاهده شده است.

پیل های سوختی با غشای تبادل پروتون بعنوان یک منبع تولید انرژی است که با گاز هیدروژن تغذیه شده و تولید آب می کند و در سال های اخیر نیز بسیار مورد توجه بوده است. گران ترین قسمت یک پیل سوختی کاتالیزور مبتنی بر فلز آن است. واکنش احیای اکسیژن به عنوان واکنش کند پیل سوختی پلیمری در مقایسه با واکنش اکسیداسیون هیدروژن در آند است. اکسیژن یک گاز پارامغناطیس است، بنابراین میدان مغناطیسی می تواند در کاهش سطح انرژی اوربیتال های ضد پیوندی مولکول اکسیژن اثر بگذارد. در این تحقیق بارگذاری های متفاوتی از نانو ذرات fe3o4 به صورت نسبت 1:1، 1:2 و 1:3 با نانو خوشه های پلاتین بر روی کربن ولکان با درصد پلاتین %10 تجاری برای ارزیابی واکنش احیای اکسیژن در لایه کاتالیزور کاتد در محیط اسید سولفوریک نیم مولار و یا اسید سولفوریک نیم مولار به همراه متانول یک مولار و در اتمسفرهای نیتروژن و اکسیژن استفاده شد. تکنیک های ولتامتری چرخه ای، ولتامتری با روبش خطی پتانسیل، کرنوآمپرومتری، ولتامتری با روبش خطی پتانسیل روی الکترود دیسک چرخان و طیف سنجی الکتروشیمیایی امپدانس برای ارزیابی الکتروکاتایست های تهیه شده در سیستم سه الکترودی بکار گرفته شد. نتایج نشان می دهد که بهره وری پلاتین برای واکنش احیای اکسیژن برای کاتالیزور با نسبت 1:1 از pt/c و نانو ذراتfe3o4 افزایش یافته است و همچنین مقاومت بهتری در برابر اکسیداسیون متانول دارد.

کاغذ الیاف کربنی یکی از مهمترین زیرلایه های بکار رفته در لایه ی نفوذ گاز سلول سوختی غشاء الکترولیت پلیمری به حساب می آید. در این پژوهش روش جدیدی برای آماده سازی کاغذ الیاف کربنی برپایه ی ترکیب پلی اکریلونیتریل-مواد کربنی معرفی شد که در آن از محتوای مختلفی از مواد کربنی همچون: کربن سیاه (ولکان)، پودر گرافیت و نانولوله ی کربنی استفاده شده است. در این روش ابتدا الیاف ترکیب های پلی اکریلونیتریل-مواد کربنی توسط فرایند تر-ریسی آماده گردید، سپس در اولین مرحله برای پایدارسازی اکسایشی تحت جو اکسیژن و گستره ی دمایی 300-160 درجه سانتی گراد (سرعت گرمادهی 1 درجه بر دقیقه) تحت حرارت قرار گرفتند. این عملیات الیاف ترکیب کربن-پلی اکریلونیتریل گرما نرم را به ترکیبی حلقوی غیر پلاستیک یا نردبانی تبدیل می کند. بعد از فرایند پایدارسازی؛ تحت یک محیط بی اثر (نیتروژن)، پیش کربنی شدن الیاف در دماهای 600 -300 درجه سانتی گراد (سرعت گرمادهی 10 درجه بر دقیقه) انجام شد سپس در دماهای بین 600 تا 1100 درجه سانتی گراد (سرعت گرمادهی 5 درجه بر دقیقه) الیاف کربنی شدند. پس از افزودن تفلون، این الیاف طی عملیاتی بصورت ورقه ای آماده سازی گردیدند. در نهایت ورقه (کاغذ) های کربنی توسط تکنیک هایی همچون: بررسی میزان جذب آب، میکروسکوپ الکترون روبشی (sem)، تکنیک جریان-کنترل شده (کرنوپتانسیومتری) و طیف بینی امپدانس الکتروشیمیایی مورد سنجش قرار گرفتند.

چکیده نانو سیم ها به دلیل اینکه در ابعاد نانو هستند،جز دسته نانو ساختار ها محسوب می شوند،نانو ساختارهای آلی که دارای پیوندهای دو گانه بصورت مزدوج می باشند،می توانند به عنوان رسانا مورد استفاده قرار گیرند و در صنعت نانو الکتریک ها بسیار مورد توجه هستند.این نانو سیم ها به هنگام قرار گرفتن در معرض اختلاف پتانسیل می توانند به ساختارهای بر انگیخته الکترونی تبدیل شوند که این مسئله ممکن است مشکلاتی را از حیث توانایی انتقال الکترون ایجاد کند. در این تحقیق با اعمال ولتاژهایی از پایین به بالا به نانو سیم ها ولتاژی که موجب برانگیخته سازی الکترونی نانو سیم ها می شوند شناسایی می شود و خواص الکترونی سیستم مورد تجزیه و تحلیل قرار می گیرد. در این کار تحقیقاتی ابتدا ساختار هندسی نانو سیم ها بهینه می گردند تا از لحاظ زوایای پیوندی و هم چنین طول پیوند ها تصویر مناسبی از مولکول پیش رو باشد.سپس دسته ولتاژهایی در نظر گرفته می شوند،به این صورت که از ولتاژ پایین شروع شده و به تدریج افزایش می یابد و در نهایت مرز ولتاژی که موجب بر انگیخته سازی نانو سیم می شود مورد شناسایی قرار می گیرد.

in this investigation the effect of external field on the electron density of nanostructures of cds, cdse, cdte, gaas and polymeric structure of three, four, five and six units of cds as a kind of nanosolar cells has been studied theoretically. as modeling this system in nanodimension, molecular structures has used. specific properties of molecular structures permit us to consider different symmetry and size for the system, such as linear and facial array. in linear array cd atoms and s atoms are in the straight line but in facial array cd atoms are parallel with s atoms. we should denote the best array of atoms. different array has been optimized by lanl2dz method. the best array has the minimum energy so it is more stable than the other. theoretical analysis of the topology of electron density distribution such as the effect of external field on the electron density of the best array was performed within the quantum theory of atoms in molecules (qtaims). it should be noted that properties were studied using the bonding critical points. in qtaim theory these critical points are very important in the survey of chemical bonding properties.

در این پژوهش چهار مولکول به کار رفته در سلول های خورشیدی پلیمری انتخاب شدند و به منظور به دست آوردن دانش از بازآرایی الکترونی در پاسخ چگالی الکترونی به اعمال میدان الکتریکی در سلول های خورشیدی پلیمری، میدان الکتریکی خارجی به آن ها اعمال شد. ابتدا به صورت تئوری و به کمک نظریه ی تابعیت چگالی و با روش b3lyp و با مجموعه ی پایه ی **g311++-6 بهینه شدند و سپس اعمال میدان در سه جهت فضایی و با مقادیر مختلف صورت گرفت. هم چنین از روش nbo، برای به دست آوردن بار هر اتم استفاده شد و سپس نمودار تغییرات بار هر اتم در میدان های مختلف رسم شد. نتایج این بررسی نشان می دهد که به طور کلی، اعمال یک میدان الکتریکی خارجی در یک مولکول باعث توزیع مجدد الکترون ها برای به دست آوردن حالت پایدار در مولکول می شود. با بررسی نمودارهای تغییر بار الکتریکی اتم ها، می توان نتیجه گرفت که تغییر بار که در واقع همان جابجایی الکترون هاست به جهت میدان اعمال شده و موقعیت اتم در مولکول و موقعیت اتم نسبت به جهتگیری میدان بستگی دارد و تغییر بار با دید کلاسیک سازگاری دارد. هم چنین با استفاده از فایل هایchk مربوط به هر مرحله و حالت بدون میدان، جابجایی الکترون برای هر سیستم مشاهده شد. با افزایش قدرت میدان اعمالی، جابجایی چگالی الکترونی نیز بیشتر می شود.

این پژوهش با هدف مطالعه و ارزیابی ساختار الکترونی آنیونی سلول های خورشیدی در مقیاس نانو صورت گرفته است. گروهی از نانوساختارها که شامل رنگدانه های آلی عاری از فلز به کار رفته در سلول های خورشیدی حساس به رنگ(dsscs)، در نظر گرفته شده اند. این رنگدانه ها شامل واحدهای دهنده، پل و گیرنده الکترون با گروه های گیرنده مختلف می باشند. ساختار مولکولی این رنگدانه ها از لحاظ ایزومرهای ممکن در سطح b3lyp و مجموعه پایه 6-31+g* توسط نرم افزار gaussianدر حالت پایه بهینه شده اند و ساختار الکترونی حالت آنیونی به صورت عمودی تعیین گشته اند. محاسبات nbo برای محاسبه بار الکتریکی اتم ها ومحاسبات aim به منظور تعیین چگالی پیوندهای بین اتمی در این رنگدانه ها در حالت های خنثی و آنیونی به کار گرفته شده اند. با در نظر گرفتن اختلاف خواص الکترونی فوق، این نتیجه حاصل شد که انتقال بار درون مولکولی از گروه دهنده به سمت گروه گیرنده است. همچنین نتایج aimنشان می دهند که چگالی پیوندهای شیمیایی در نقاط بحرانی پیوندی در واحد دهنده کاهش یافته و در مقابل در واحد پذیرنده افزایش یافته است

در این تحقیق، سینتیک واکنش رادیکال ایمیدوژن با نیتریک اکسید بررسی شده است. پدیده ی تونل زنی نقش مهمی را در محاسبات سینتیکی و دینامیکی واکنش های انتقال هیدروژن به خصوص در دمای اتاق و دماهای پایین ایفا می کند. همچنین دینامیک واکنش از طریق یک سطح پتانسیل درون یابی شده بررسی شده است. این سطح از طریق درون یابی بر روی نقطه های آغازین که بر روی مسیر واکنش قرار داشتند به دست آمده است. محاسبات آغازین در سطح mp2 انجام شده-اند.

گرافن ماده ای است که در آن تنها یکی از این لایه های گرافیت وجود دارد امکان حضور گرافن در محیط های مختلف با phهای متفاوت وجود دارد، لذا پروتونه شدن گرافن در حضور ترکیبات دهنده پروتون امکان پذیر است. پروتونه شدن گرافن از دو طریق می تواند خواص آن را تغییر دهد: 1- توزیع بار مثبت و 2- خروج گرافن از حالت مسطح.