氢在多壁碳纳米管上吸附行为研究

根据热力学平衡原理推导了通用吸附等温方程.通过比较氢在碳纳米管和炭狭缝孔上的高阶维里吸附系数，分析了77～297 K温度区间，温度、管径(孔宽)对碳纳米管、炭狭缝孔吸附空间储氢容量的影响，并由氢在石墨平面上的最大吸附容量计算了本次试验多壁碳纳米管(MWCNTs)在各平衡温度时的最大氢吸附容量.运用确定参数后的吸附等温方程，线性回归分析了氢在本次试验MWCNTs上的吸附数据.结果表明，在160～180 K温度区间，管内被吸附氢分子之间由于吸附受压产生的排斥能出现极大值；随着温度升高，氢分子之间以吸引力为主，提高氢气压力后才发生明显吸附.     

YK-1活性炭平衡储氢特性分析

文中基于氢在椰壳活性炭YK-1上的平衡吸附数据,以探寻氢在碳基材料上适宜存储条件为目的,研究吸附氢分子间相互作用能随储存系统温度、压力、表面遮盖率的变化规律。首先,依据容积法的原理,在温度区间113K—293K、压力范围0—13MPa测试氢在YK-1椰壳活性炭上的吸附等温线。其次,应用格子理论推导通用吸附等温方程,通过等温方程的线性标绘确定氢分子在吸附表面的最大浓度,并由氢分子在活性炭典型吸附空间内受到的壁面作用势函数迭代求解氢分子受到的壁面作用势,进而获得与各吸附平衡态对应的氢分子间相互作用能。最后,根据氢分子间作用能随温度、表面遮盖率等的变化关系,分析氢分子在此活性炭上吸附的特点。     

氢在活性炭、石墨烯和金属有机骨架上的吸附平衡

为比较不同物理吸附材料的结构参数对其储氢性能的影响,制备和选取了具有超高比表面积的活性炭、石墨烯以及金属有机骨架（MOFs）作为低温吸附储氢的典型材料。首先,利用77 K下氮气在材料上的吸附数据确定了其BET比表面积以及孔径分布的主要结构参数。其次,利用3Flex全自动微孔吸附仪在77-87 K测试了0-0.1 MPa低压下氢在各材料上的吸附量,而后在0.1-8 MPa高压条件下利用PCTPro测试了氢在各材料上的过剩吸附量。最后,分析了各材料的储氢量与其结构参数间的关系。结果表明,在低压下,影响物理吸附材料储氢量的主要因素为孔径分布小于1 nm的微孔;而高压下,氢在多孔材料上的最大过剩吸附量与材料的BET比表面积呈正相关关系,斜率为0.0059 mmol/m²。