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1、全面研究氢在碳纳米管吸附和存储碳•实验和理论上已经完成。氢原子被储存在碳纳米管电化学原理。我们发现,氢作为一种存在H分子在一个空的空间在碳纳米管,由拉曼光谱证实。几种吸附位置inron碳纳米管在卸货过程中观察到的。我们执行density-functional-basedtight-binding计算搜索吸附位置和预测最大储氢容量。我们的计算表明,氢的存储容量,受限于H分子在碳纳米管之间的斥力,在单壁碳纳米管与管直径线性增长,而这个值是独立的多壁碳纳米管的管直径。我们预计在10H存储容量,10•纳米管可以超过14wt.%160公斤HZrm3q2000爱思
2、唯尔的科学有限公司版权所有。---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------1、引言碳纳米管碳•揭示不同物理性质根据直径和手性wix几个潜在的应用已经证明到目前为止。大宽高比和自然形成的nanoscale-diameter的碳纳米管可以申请效率和stableelectron场发射器}4x场效应晶体管在室温下操作演示了使用单一问},6x共价功能化碳
3、纳米管可以准备附带不同的官能团在碳纳米管的尖端w7x2特别是在单壁碳纳米管纳米大空的空间。应用提供了可能性与大容量储氢汽车。总是希望开发一个新的存储材料与高容量、轻质量,和高稳定性,适用于便携式电子产品和移动车辆。碳纳米管似乎一个最终的选择,由于碳纳米管的化学稳定性和质量密度较低。然而,在碳纳米管储氢能力还远未清楚。氢可以存储在包并达到5%至10%,在H分子物理吸附在碳纳米管的外表面或碳纳米管之间的间隙空间,分离intertubeu8的距离,9x虽然石墨纳米纤维或相当于随机定向石墨薄片一直建议包含水电一族72wt.%,这还没有证实wi0x它也表明,碳纳
4、米管也可以存储电化学氢不到1%wllx尽管这样的努力,了解机械的细节氢吸附位置,储氢的一种形式,最大数量的存储氢和碳纳米管的结构稳定性在H存储是一个长期的问题。我的主要困难来自•不准备问样品和ii•Hadsorpdons缺乏一个原子论的模型和存储在碳纳米管,这是一个基本要素的预测最大存储容量和H吸附的原子水平的解释。在这项工作中,我们已经进行了氢吸附和存储容量的系统研究碳纳米管使用充放电循环测量,Raman测量和密度泛函数计算。氢存储在KOH碳纳米管电化学原理解决方案。存在的几个斜坡在dis-充电曲线强烈表明,相应的吸附位置存在于碳纳米管。拉曼光谱表明
5、,氢也可以作为一种H2存在分子在碳纳米管内部的空白,这证实了分子动力学模拟。几个中间key-adsorption站点的氢我•在管壁的外,二世。在管壁的内部,三世。在空的空间内采用确定DF的计算,而只有同心壳青睐在多层碳纳米管的表面多壁碳纳米管•大型存储氢。在纳米管的情况下,最大水力值gen存储容量增加与管直径,而在多壁碳纳米管的情况下,这个值是独立的管直径。最大存储容量主要取决于H2分子之间和H2分子和管壁之间的斥力。2、实验有两个方法来存储氢在碳纳米管。一个存储氢在高压力的方法。另一个是电化学充放电循环。电化学充放电循环前通常涉及碳纳米管之间的H2之
6、间的物理吸附图1。原理图的充放电循环仪器我们在我们的方法采用后一种方法。CNT-based复合电极的制作：首先99.8%导电的镍粉混合和研磨•50分钟，然后加有机粘结剂聚四氟乙烯研磨20分钟，使CNT:Ni:PTFE比例40:50:10。然后将混合物在2000大气压下压入一个直径10mm的模具中得到混合物颗粒，这些颗粒是插入到镍金属网用于工作电极。负电极为Ni电极。正负电极之间由一层聚合物隔开。如图1所示。10小时内在6molLKOH溶液测量两个电极的电压做电压时间函数,并且电流保持在0.4mA。3、理论途径对于我们的计算,我们使用一个有条理的电荷d
7、ensity-functional-basedtight-binding方法SCCDFTB二SCC-DFTB方法使用的基础数值描述s和p原子轨道为碳轨道和s轨道为氢轨道。哈密顿矩阵和重叠elemenu由two-center评估方法。电荷转移是通过整合考虑的自洽性方案的马利肯指控基于二阶扩张Kohn-Sham能源的电荷密度的波动。哈密顿矩阵的对角elemenu采用由charge-dependent然后modifled贡献为了描述原子势的变化由于电荷转移。非对角元素附加charge-dependent条款由于离子的库仑势。他们腐烂远程雷达,因此占马德隆系统
8、的能量。进一步的细节发表在其他地方w12XSCC-DFTB方法虽然SCC-DFTB方法是非常有
