ذخیره‌سازی هیدروژن در نانو لوله‌های کربنی نویدی برای پیل‌های سوختی

با افزایش مصرف انرژی در جهان و کاهش سوخت‌های فسیلی، بررسی منابع دیگر انرژی به طور روزافزون مهم می‌شود. از این رو هیدروژن کاندیدای قوی برای منبع جایگزین شونده، غیر سمی و سرشار از انرژی است و پژوهش فراوانی برای مهار انرژی آن انجام شده است. امّا، برای آنکه انرژی هیدروژنی به واقعیت تبدیل شود ابزار مناسبی برای ذخیره سازی آن می‌بایست شناخته شود. در این میان نانولوله‌های کربنی (CNT) ساختار منحصر به فرد و ویژگی‌های فوق‌العاده‌ای دارندف که کاربردهای بالقوه آنها به عنوان ابزار الکترونیکی و محیط ذخیره‌سازی هیدروژن نشان می‌دهد. جستجو برای یافتن یک محیط مقرون به صرفه و مطمئن ذخیره‌سازی هیدروژن اولین گام در جهت تحقق بخشیدن به خودروهایی باشد که با سلول سوخت رسان هیدروژنی حرکت می‌کنند. اتم‌های هیدروژن ابتدا روی جداره این لوله از نوع قوسی و زیگزاگی با جذب سطحی کامل (پوشش  = 1/0) به صورت سطحی جذب می‌شوند. در حالیکه ثبات یک نانولوله کربنی بعد از وارد کردن کامل هیدروژن حفظ می‌شود اتم‌های هیدروژن به جای آنکه از طریق خاصیت مویین از میان یا سرهای نانو لوله های کربنی ذخیره شوند از طریق شکستن پیوند میانی C-C عمدتا ممکن است در جداره لوله های کربنی ذخیره شوند. در فرایندهای استخراج هیدروژن، مولکول H2 در مویین نانو لوله های کربنی ابتدا تفکیک می‌شوند و بعد روی جداره داخلی آن به صورت سطحی جذب می‌شوند و بیشتر از طریق مکانیسم پرتاب به سمت بیرون از جداره بیرونی نانولوله های کربنی استخراج می‌شود. از این رو محاسبات فرآیند ذخیره‌سازی الکتروشیمیایی هیدروژن و مکانیسم جذب و استخراج هیدروژن در نانولوله‌های کربنی که برای پیل سوختی و باطری‌های هیدروژنی دست دوّم کاربرد دارد را به طرز مناسی شرح می‌دهد.

Keywords:

نانو لوله‌های کربنی , پیل سوختی , مویین , زیگزاگی