درک جزئیات میکروسکوپی نفوذ و ذخیره سازی هیدروژن در داخل نانوحفره های زئولیت Li-LSX با استفاده از شبیه سازی مولکولی

در این کار، خواص دینامیکی و ساختاری گاز هیدروژن میهمان داخل نانوحفرات زئولیت LiLSX به وسیله ی شبیه سازی دینامیک مولکوی مطالعه شد. هدف اصلی این مطالعه، محاسبه ی کمیت های میانگین مربع جابجایی، ضریب خودنفوذی، انرژی های جذب و فعال سازی برای مولکول هیدروژن در درون زئولیت است. اثرات دما، بارگذاری و طول اجراها بر روی کمیت های محاسبه شده بررسی شد. سه مولفه ی مساوی میانگین مربع جابجایی (در جهات y, x و z) مولکول های هیدروژن در نانوحفرات زئولیت نشان داد حرکت انتقالی مولکول های میهمان در داخل زئولیت، به سبب اندازه ی کوچک هیدروژن، اندازه ی حفرات نسبتاً بزرگ و تقارن بالای چارچوب زئولیت، درجهات مختلف یکسان است. مقدار ضریب خودنفوذی محاسبه شده ی با استفاده از رابطه اینشتین برای مولکول های هیدروژن میهمان در محدوده ی (9-)10 تا (7-)10 متر مربع بر ثانیه است که با اندازه ی حفرات زئولیت LiLSX (12-7/4 آنگستروم) در توافق بوده و با ناحیه ی بین نفوذ شناخته شده ی نودسن و پیکربندی سازگار است. ضرایب نفوذ با دما تا حدودی با بارگذاری افزایش می یابد. نتایج ما نشان می دهد مقادیر انرزی جذب با افزایش دما، افزایش و با افزایش بارگذاری تا حدودی کاهش می یابد. رابطه ی اخیر نشان می دهد زئولیت تمایل دارد هیدروژن بیشتری نسبت به بارگذاری 20 مولکول هیدروژن بر سلول واحد جذب کند. نتایج توابع توزیع شعاعی نشان می دهد همبستگی ساختاری قوی بین مولکول های هیدروژن و کاتیون لیتیم جایگاه نوع سه (Lilll) وجود دارد.

Keywords:

دینامیک مولکولی , زئولیت LiLSX , میانگین مربع جابجایی , خودنفوذی , انرژی فعال سازی , تابع توزیع شعاعی