An investigation of hydrogen storage in carbon nanotubes via computational MM methods
Karbon nanotüplerde hidrojen depolanmasının moleküler mekanik metotlar ile incelenmesi
- Tez No: 196836
- Danışmanlar: PROF.DR. AHMET ERHAN AKSOYLU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2005
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Boğaziçi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 82
Özet
viÖZETKARBON NANOTÜPLERDE HİDROJEN DEPOLANMASININMOLEKÜLER MEKANİK METOTLAR İLE İNCELENMESİBu çalışmada, tek duvarlı karbon nanotüplerin hidrojen depolama tutumuaraştırılmıştır. Simulasyon hesaplamaları için Accelerys'in ?Discover Minimization?modülü COMPASS güçalanı ile birlikte kullanılmıştır. Simulasyonlar için üçgen dizilişlisekiz katmanlı dört nanotüp içeren süperhücrelerden oluşan karbon nanotüp demetleri?VISUALIZER? modülü kullanılarak oluşturuldu. Nanotüp boyutu ile hidrojen depolamakapasitesi arasındaki bağıntıyı araştırmak için üç boyutta nanotüp, (5,5), (6,6) ve (7,7),süperhücrelerde kullanılmıştır. Simulasyonlar ilk olarak sadece nanotüplerin içindekihidrojen molekülü miktarını değiştirerek, daha sonra nanotüplerin içindeki hidrojen miktarıile demetteki nanotüplerin arasındaki hidrojen miktarının değişik kombinasyonlarıdenenerek yürütülmüştür. Bütün simulasyonlarda, nanotüp demeti ve depolanmışhidrojenlerden oluşan sistem için en az enerjiyi sağlayan hidrojen depolama kapasitesiaranmıştır.Simulasyonlarda hidrojenlerin nanotüp duvarlarına kimyasal olarak bağlanmasıdikkate alınmadı, sadece serbest hidrojen olarak depolanması göz önüne alınmıştır.Simulasyon sonuçları, sistemin toplam enerjisindeki değişime göre en elverişli hidrojendepolama kapasitesini aramak için incelendi. (5,5), (6,6) ve (7,7) nanotüplerin sadecenanotüp içindeki en elverişli hidrojen depolama miktarları sırasıyla ağırlık yüzdesi olarak2.44, 5.00 ve 8.20 değerlerinde saptanmıştır. Diğer taraftan, hidrojen moleküllerininnanotüpler arasındaki boşluklarda depolanmasının, sistemin toplam enerjisi göz önünealındığında elverişli olmadığı saptanmıştır. Nanotüplerde depolanmış hidrojen moleküllerigenel bir eğilim göstermektedir; nanotüplerin dar çapları ve güçlü van der Waals kuvvetlerinedeniyle nanotüplerin içindeki hidrojen molekülleri silindirik bir tüp şeklindeyoğunlaşmıştır. Buradan şu sonuçlar çıkarılmıştır; (i) moleküller arasındaki itici kuvvetlernanotüplerin içlerinde hidrojen depolama kapasitesini ve nanotüplerin kararlılığınıbelirlemektedir, (ii)hidrojen depolama verilerinin gösterdiğine göre hidrojen kapasitesinanotüpün yarıçapı ile doğru orantılıdır. Nanotüpün iç hacmi ve hidrojen molekülleriviisayısının yarıçapın karesi ile orantılı olarak arttığı ve carbon atomlarının sayısının da yarıçap ile doğrusal olarak arttığı düşünülürse son sonuç beklenen bir saptamadır.
Özet (Çeviri)
ivABSTRACTAN INVESTIGATION OF HYDROGEN STORAGEIN CARBON NANOTUBESVIA COMPUTATIONAL MM METHODSIn this study, hydrogen storage behaviour of single wall carbon nanotubes wasinvestigated using moleculer mechanics. Accelerys? Discover Minimization module wasemployed with COMPASS (Condensed-phase Optimized Molecular Potentials forAtomistic Simulation Studies) forcefield. For the simulations, single wall CNT bundles,which have supercells of four nanotubes in triangular array with 8 layers long, were built inthe computer via using the code VISUALIZER. In order to study the relation betweennanotube size and hydrogen storage capacity, armchair nanotubes which have threedifferent sizes, (5,5), (6,6) and (7,7), were used in the supercells. Simulations were carriedout firstly by varying the number of hydrogen molecules only inside the nanotubes andthen with different combinations of the amounts of hydrogen molecules inside nanotubestogether with the hydrogen molecules at interstitial spaces between nanotubes in thebundles. In all simulations, the hydrogen storage capacity that gives minimum total energyfor the system, i.e. nanotube bundle and the stored hydrogen molecules, was searched. Inthe simulations, chemisorption of hydrogen on nanotube walls was not considered; onlyphysisorption of hydrogen as free hydrogen molecules in nanotubes was counted.Simulation results of the systems were examined for searching the favorable hydrogenstorage according to change in the total energy of the system. Favorable hydrogen storageonly inside of nanotubes for (5,5), (6,6) and (7,7) CNTs are about 2.44, 5.00, 8.20 wt. percent, respectively. On the other hand, storage of hydrogen molecules at the interstitialspaces was found not favorable based on the total energy of the system. Stored hydrogen inall nanotubes showed a general trend; due to both the narrow diameter of nanotubes andstrong van der Waals forces led by short distance between molecules, hydrogen moleculesinside nanotubes condense to a molecular shell having the tube shape. It is concluded that(i) the repulsive forces determine the hydrogen storage capacity inside nanotubes and thevstability of the nanotubes; (ii) hydrogen storage data showed that hydrogen storage islinearly dependent to radius of the nanotubes as expected. Considering the fact that thevolume and the number of hydrogen molecules increases with a square of the radius,whereas the number of carbon atoms increases linearly with the radius, the latter was anexpected result.
Benzer Tezler
- Kernit mineralinden sodyum borhidrür (NaBH4) üretimi ve üretim mekanizmasının incelenmesi
Production of sodium borohydride (NaBH4) from kernite minerals and investigation of production mechanism
MÜGE SARI
Yüksek Lisans
Türkçe
2008
Kimya MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SABRİYE PİŞKİN
- Hydrogen storage in hypercrosslinked polystyrene and Li-Mg-N-H complex hydride
Başlık çevirisi yok
DERVİŞ EMRE DEMİROCAK
Doktora
İngilizce
2013
Makine MühendisliğiUniversity of South FloridaDR. ELIAS K. STEFANAKOS
DR. YOGI GOSWAMI
DR. ASHOK KUMAR
- Functionalization of carbon nanotubes
Karbon nanotüplerinin fonksiyonelleştirilmesi
SEFA DAĞ
Yüksek Lisans
İngilizce
2005
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiFizik Bölümü
PROF. SALİM ÇIRACI
- Element modifiye edilmiş CNC, BNNC ve ALNC yapılarının hidrojen depolama ve sensör özelliklerinin yoğunluk fonksiyoneli teorisi (DFT) ile incelenmesi
Investigation of hydrogen storage and sensor properties of element modified CNC, BNNC and ALNC structures by using density functional theory (DFT)
AHMET KÖSE
Doktora
Türkçe
2023
Kimya MühendisliğiBursa Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET FERDİ FELLAH
- Investigation of hydrogen production from sodium borohydride hydrolysis with supported metal catalyst
Destekleniş metal katalizör ile sodyum borohidrit NaBH4) hidrolizinden hidrojen üretiminin incelenmesi
TUQA MAJEED HAMEED AL-MSRHAD
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Kimya MühendisliğiAtılım ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. YILSER DEVRİM