在全球共同面對傳統(tǒng)化石能源枯竭和環(huán)境污染加劇的大背景下,氫能源作為最環(huán)保的低碳能源成為世界關(guān)注的焦點(diǎn),但在氫能的開發(fā)利用過程中,儲氫問題是氫能源發(fā)展的主要瓶頸。其中,物理吸附類儲氫材料具備孔隙豐富、比表面積大以及瞬時(shí)氫脫附量等特點(diǎn),從碳材料角度出發(fā),疊杯型碳納米管(CSCNT)的結(jié)構(gòu)在碳基材料中具有明顯的優(yōu)勢,但對該結(jié)構(gòu)在儲氫機(jī)理方面還在探索中,因此本文選擇疊杯型碳納米管進(jìn)行儲氫機(jī)理研究。首先,分別詳細(xì)介紹了理論方法中的分子動力學(xué)和蒙特卡洛方法,概述了它們的基本思想和求解思路。本文選擇Materials Studio軟件模擬吸附機(jī)制,主要使用MS軟件中的Forcite模塊和Sorption模塊,用于在微觀層面上解釋氫分子在疊杯型碳納米管中的吸附機(jī)制。其次,研究氫分子在單個(gè)CSCNT外表面不同吸附位點(diǎn)的作用機(jī)理,同時(shí)探究CSCNT在不同結(jié)構(gòu)參數(shù)和物性參數(shù)條件下的儲氫效果。其中,結(jié)構(gòu)參數(shù)包括錐頂角38.9°、60°、83.6°和112.9°,以及疊杯之間的層間距3.35?、4?、5?、6?和7?;物性參數(shù)包括壓力1-10MPa,以及溫度77K、273K和298K。通過超額吸附量、吸附熱和氫...

【文章頁數(shù)】：68 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 氫能源背景及意義
    1.2 儲氫現(xiàn)狀及分析
    1.3 疊杯型碳納米管研究進(jìn)展
        1.3.1 碳納米管發(fā)展形式
        1.3.2 碳納米管的性質(zhì)
        1.3.3 碳納米管儲氫現(xiàn)狀及分析
    1.4 本論文研究內(nèi)容
第2章 理論基礎(chǔ)
    2.1 量子力學(xué)
    2.2 分子動力學(xué)
        2.2.1 基本原理
        2.2.2 數(shù)值求解
        2.2.3 分子力場
    2.3 蒙特卡洛方法
        2.3.1 基本思想
        2.3.2 計(jì)算步驟
    2.4 計(jì)算軟件
        2.4.1 Forcite模塊
        2.4.2 Sorption模塊
    2.5 本章小結(jié)
第3章 疊杯型碳納米管儲氫機(jī)理研究
    3.1 建立模型
    3.2 模型設(shè)置
        3.2.1 力場選擇
        3.2.2 周期性邊界條件
    3.3 結(jié)果和討論
        3.3.1 吸附位點(diǎn)對氫分子的影響
        3.3.2 結(jié)構(gòu)參數(shù)對CSCNT吸附氫分子的影響
        3.3.3 環(huán)境參數(shù)對CSCNT吸附氫分子的影響
    3.4 本章小結(jié)
第4章 陣列疊杯型碳納米管儲氫機(jī)理研究
    4.1 引言
    4.2 陣列CSCNT吸附位點(diǎn)研究
        4.2.1 不同VDW距離的CSCNT吸附位點(diǎn)研究
        4.2.2 不同排列方式的CSCNT吸附位點(diǎn)研究
    4.3 陣列CSCNT吸附氫分子研究
        4.3.1 不同排列方式的CSCNT吸附氫分子研究
        4.3.2 不同平均直徑的CSCNT吸附氫分子研究
    4.4 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
致謝



本文編號：3968231