شبیه سازی جذب هیدروژن روی نانو لوله های کربنی به روش مونت کارلو
چکیده
مسئله انرژی و وابستگی همه کشورها به منابع سوخت فسیلی از یک سو و آلوده شدن محیط زیست و به وجود آمدن اثر گلخانه ای در جو زمین از سویی دیگر، محققان و دانشمندان را وادار کرده است تا برای کاهش وابستگی به منابع سوخت فسیلی، موضوع استفاده از منابع جایگزین شونده انرژی را مورد توجه قرار دهند. استفاده از گاز هیدروژن به عنوان منبع انرژی یکی از بهترین انتخاب ها است. مزایای استفاده از هیدروژن به عنوان منبع انرژی به گونه ای می تواند پاسخ گوی تمام مشکلات ذکر شده باشد. برای انتقال و توزیع گاز هیدروژن در کنار روش متراکم سازی، استفاده از جاذب های سطحی است. تحقیقات نشان داده است که در کنار جاذبی مثل کربن فعال، ماده نانوساختاری مانند نانولوله های کربنی می تواند قابلیت جذب و ذخیره سازی حجم زیادی از گاز را دارا باشد. در این پایان نامه، جذب سطحی هیدروژن روی نانولوله کربنی به روش مونت کارلو شبیه سازی شده است و اثر پارامترها بر روی این فرآیند مطالعه شده است. در ابتدا صحت نتایج با بررسی فاصله تعادلی هیدروژن با نانولوله کربنی (5،5) و میزان جذب هیدروژن روی نانولوله کربنی تک دیواره (9،9) با مقالات موجود تائید گردید. پس از آن شبیه سازی نانولوله های تک دیواره(5،5)، (10،10) و(15،15) و نانولوله های دو دیواره که دیواره خارجی آن(20،20) و دیواره های داخلی (5،5)، (8،8) و (10،10) است، انجام شد. میزان جذب برای نانولوله کربنی(10،10) در دو دمای 77 و 298 کلوین بدست آمد و تاثیر دما بررسی شد. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که فشار، دما، قطر نانولوله کربنی و تعداد دیواره های آن از جمله پارامترهای مهم در فرآیند جذب می باشند. به طور کلی می توان گفت که با افزایش فشار و کاهش دما میزان جذب هیدروژن افزایش یافته است. در فشار و دماهای استفاده شده در این شبیه سازی می توان به این نتیجه رسید که با افزایش قطر نانولوله کربنی و تعداد دیواره های آن میزان درصد وزنی جذب هیدروژن کاهش می یابد. با بررسی مدل های ایزوترم مختلف برای نانولوله های کربنی گزارش شده می توان به این نتیجه رسید که مدل لانگمیر بهترین مدل برای جذب هیدروژن روی این گونه از نانولوله های کربنی می باشد. با توجه به نتایج بدست آمده می توان نانولوله های کربنی را به عنوان یک جاذب خوب برای ذخیره هیدروژن بکار برد.