يکي از مسائلي که امروزه در مبحث انرژي مطرح است، چگونگي ذخيره سازي سوختهاي پاکي مانند هيدروژن، متان و... براي كاربردهاي مختلف است. در حالت عمومي ذخيره سازي گاز طبيعي فشرده در وسايط نقليه در سيلندرهاي استيل سنگين و در فشارهاي بالا (20 تا 30 مگا پاسكال)صورت ميپذيرد در حاليكه ذخيره سازي گاز به روش ANG (adsorbed natural gas) در محفظههاي سبك و با فشارهاي نسبتا پائيني (در حدود 4 مگا پاسكال) صورت ميپذيرد، بنابراين ذخيره سازي گاز طبيعي به روش ANG ميتواند يك انتخاب بسيار موثرتر باشد زيرا در فشارهاي پايين هزينههاي كمتري صرف ذخيره سازي ميشود. امروزه جذب گاز متان با استفاده از جاذبهاي متنوعي مانند كربن فعال شده(AC)، كربن اشتقاقي كربيد(CDC)، زئوليتها و نانولولههاي كربني تك ديواره(SWCNT)، نانولولههاي كربني چند ديواره(MWCNT)و... صورت ميپذيرد. در اين مقاله مروري داريم بر مكانيزم ذخيره سازي گاز متان با استفاده از نانولولههاي كربني و در نهايت نتايج كار محققان مختلف را در زمينه ذخيره سازي گازها با استفاده از نانو ساختارهاي كربني، مورد ارزيابي و مقايسه قرار ميدهيم.
مقدمه
جذب گاز طبيعي در مواد متخلخلي مانند زئوليتها، كربن فعال شده (AC) غربالهاي مولكولي، كربن اشتقاقي كربيد، بررسي و مطالعه شده است. اخيراً نانولولههاي كربني بخاطر خواص منحصر به فردشان از جمله تخلخل يكنواخت، استقامت كششي زياد، هدايت الكتريكي، بسيار مورد توجه و مطالعه قرار گرفته اند. نانولولههاي کربني به دو صورت تک ديواره (SWCNT) و چند ديواره (MWCNT) ميباشند. تحقيقات زيادي به منظور جذب گاز متان كه يكي از اجزاي مهم گازطبيعي است، روي نانولولههاي كربني تك ديواره صورت گرفته است. اين در حالي است كه مطالعات درباره جذب گاز متان روي نانولولههاي كربني چند ديواره محدود ميباشد. اما در بررسيهاي انجام شده به نظر ميرسد، خواص جذب گاز روي SWCNT ها و MWCNT ها كاملاً متفاوت ميباشد.
مکانيزم جذب متان توسط نانولولههاي کربني
در مطالعه اي که توسط Seifer انجام شد، اثر متقابل هيدروژن با فولرينها ونانولولههاي كربني نشان دهنده اين مطلب بود که يون هيدروژن H+ با کربنهاي هيبريد شده SP2 از هر دو ماده تشکيل کمپلکس ميدهد.Xianren و [2 Wenchuam]، از روش DFT (Density Functional Theory و روش شبيه سازي GCMC(Grand Canonical Mont Carlo براي بررسي جذب CH4 در داخل SWCNTها استفاده نمودند. Bien fait از پراکندگي نوترون براي تشخيص نفوذ مولکولهاي CH4 در SWCNTها استفاده کرد و در اين فرايند دو نوع جذب را مشاهده کرد، که يک نمونه مربوط به فاز شبه جامد براي يک مجموعه پيوند قويتر در دماي 120 درجه کلوين و ديگري مربوط به کامپوننتهاي شبه مايع براي مجموعه پيوندهاي ضعيفتر در 70 تا 129 درجه کلوين است.
مقدمه
جذب گاز طبيعي در مواد متخلخلي مانند زئوليتها، كربن فعال شده (AC) غربالهاي مولكولي، كربن اشتقاقي كربيد، بررسي و مطالعه شده است. اخيراً نانولولههاي كربني بخاطر خواص منحصر به فردشان از جمله تخلخل يكنواخت، استقامت كششي زياد، هدايت الكتريكي، بسيار مورد توجه و مطالعه قرار گرفته اند. نانولولههاي کربني به دو صورت تک ديواره (SWCNT) و چند ديواره (MWCNT) ميباشند. تحقيقات زيادي به منظور جذب گاز متان كه يكي از اجزاي مهم گازطبيعي است، روي نانولولههاي كربني تك ديواره صورت گرفته است. اين در حالي است كه مطالعات درباره جذب گاز متان روي نانولولههاي كربني چند ديواره محدود ميباشد. اما در بررسيهاي انجام شده به نظر ميرسد، خواص جذب گاز روي SWCNT ها و MWCNT ها كاملاً متفاوت ميباشد.
مکانيزم جذب متان توسط نانولولههاي کربني
در مطالعه اي که توسط Seifer انجام شد، اثر متقابل هيدروژن با فولرينها ونانولولههاي كربني نشان دهنده اين مطلب بود که يون هيدروژن H+ با کربنهاي هيبريد شده SP2 از هر دو ماده تشکيل کمپلکس ميدهد.Xianren و [2 Wenchuam]، از روش DFT (Density Functional Theory و روش شبيه سازي GCMC(Grand Canonical Mont Carlo براي بررسي جذب CH4 در داخل SWCNTها استفاده نمودند. Bien fait از پراکندگي نوترون براي تشخيص نفوذ مولکولهاي CH4 در SWCNTها استفاده کرد و در اين فرايند دو نوع جذب را مشاهده کرد، که يک نمونه مربوط به فاز شبه جامد براي يک مجموعه پيوند قويتر در دماي 120 درجه کلوين و ديگري مربوط به کامپوننتهاي شبه مايع براي مجموعه پيوندهاي ضعيفتر در 70 تا 129 درجه کلوين است.