صفحه اصلی > اخبار > محتوای

بورن نیترید گرافن یا بهترین ماده ذخیره سازی هیدروژن

Jan 12, 2019

مطالعه اخیر توسط دانشگاه رایس نشان داد که "گرافن با ستون های نانولوله های متشکل از نیترید بور" یک ماده ذخیره سازی هیدروژنه بسیار عالی است که می تواند برای خودروهای جدید انرژی هیدروژنی پیشرفت کند. نویسندگان اصلی این مقاله، روضه شاهسواری، دانشمند مؤسسه آزمایشگاه رایس و فرزانه شایگانفر است که مقالات آنها در مجله ی لانگمنر انجمن شیمی آمریکا منتشر شده است.




اتمهای بور و نیترید گرافن، بورون و دی اکسید کربن، "ستون ها" را تشکیل می دهند که فضایی برای اتم هیدروژن بین دو لایه گرافن، که در آن اتم های اکسیژن از آنها استفاده می شود. تحقیقات آنها توسط شبیه سازی کامپیوتری انجام شده است. اولین گام ساخت ساختار بورن نیترید گرافنی است: برای اولین بار، برای شبیه سازی ساختار گرافن دندانه ای سخت و انعطاف پذیر، و سپس به طور یکپارچه ترکیب نانولوله های نیترید بورون و گرافن برای ساخت یک ساختار سه بعدی منحصر به فرد. اصل ذخایر هیدروژنی در نیترید بور-گرافین به صورت ناپایدار پیچیده نیست. همه ما می دانیم استفاده از ستون ها در ساختمان می تواند فضای بیشتری ایجاد کند. بر اساس همان اصل، "ستون ها" در نیترید بور - گرافن نیز می توانند برای اتم های هیدروژن ایجاد کنند، اما این مشکل در چگونگی افزایش تعداد اتم های هیدروژن قرار می گیرد و زمانی که نیاز است، آنها را آزاد می کنند، که همچنین تمرکز از این تحقیق بر اساس آخرین شبیه سازی دینامیک مولکولی در آزمایشگاه شاسواری، افزودن اکسیژن یا لیتیوم به مواد، توانایی آنها در ترکیب هیدروژن را افزایش می دهد. مطالعات محاسباتی آنها بر روی چهار نوع متمرکز شده است: نیترید بور دی اکسید کربن با لیتیوم و ساختار بورن نیترید گرافنی.




نتایج نشان می دهد که نیترید بور - گرافن دارای بوروکراسی اکسیژنه دارای بهترین ظرفیت ذخیره سازی هیدروژن در دمای اتاق و فشار محیط است. این می تواند 11.6٪ هیدروژن حمل کند و ظرفیت ذخیره سازی هیدروژن 60 گرم در ليتر دارد. در این راستا، بسیاری از رقبا، از جمله نیترید بور متخلخل، چارچوب اکسید فلزی و نانولوله های کربنی شکست خوردند. علاوه بر این، وزن ذخیره سازی هیدروژنی نیتروژن بورن-گرافین بورون، اکسیژن را نیز می تواند به میزان 14.77٪ در دمای 321 درجه فارنهایت افزایش دهد.




بنابراین ظرفیت ذخیره سازی هیدروژن چیست؟ در مقابل، وزارت انرژی ایالات متحده در حال حاضر اهداف رسانه های ذخیره سازی هیدروژن رسانه ای - 5.5٪ وزن ذخیره سازی هیدروژنی و ظرفیت ذخیره 40 گرم در ليتر در شرايط متعارف، 7.5٪ وزن نگهداري و ظرفيت ذخیره 70 گرم در ليتر حتی برای هدف نهايی است. "اکسیژن و هیدروژن دارای خواص شیمیایی خوبی هستند، بنابراین مخلوط کردن اکسیژن با بستر، مواد را قادر می سازد که هیدروژن را بهتر ترکیب کنند." شاسواری توضیح داد که چرا دوپینگ ظرفیت ذخیره سازی هیدروژن را بهبود می بخشد. علاوه بر این، خواص قطبی شدن نیترید بور و گرافن، و همچنین تحرک الکترونی بالا گرافن خود، مواد را بسیار قابل تنظیم در کاربرد عملی است. شاسواری گفت: "ما در حال حاضر برای پیدا کردن بهترین تنظیمات، باید توازنی بین سطح و وزن مواد، دما و فشار داشته باشیم. "مدلسازی محاسباتی تنها روش تحقیق عملی است در حال حاضر، زیرا بسیاری از متغیرها می توانند به سرعت بر روی کامپیوتر آزمایش شوند و اغلب چندین ماه طول می کشد تا این کار را انجام دهند."




در حال حاضر، این ماده به راحتی می تواند نیاز به 1500 دوره شارژ و تخلیه برای مخازن سوخت هیدروژن را که توسط وزارت انرژی تعیین شده است، برآورده کند و محققان معتقدند که این کافی است