بررسی اثر اندازه نانوذرات بر خواص ذخیره‌سازی هیدروژن در نانوکامپوزیت‌های هیدرید منیزیم/کربن
محورهای موضوعی :
نانومواد
وجیهه خانی
1
,
پروین علیزاده
2
1 - دانشکده مهندسی مواد، دانشگاه تربیت مدرس
2 - دانشکده مهندسی مواد، دانشگاه تربیت مدرس
تاریخ دریافت : 1397/10/17
تاریخ پذیرش : 1397/10/17
تاریخ انتشار : 1397/10/01
کلید واژه:
نانوکامپوزیت,
هیدرید منیزیم,
کربن نانومتخلخل,
ذخیره‌سازی هیدروژن,
چکیده مقاله :
در این پژوهش، سنتز نانوذرات MgH2 نشانده شده بر روی کربن زیروژل با اندازه ذرات کنترل شده گزارش می‌شود. اندازه تخلخل کربن زیروژل‌ها از nm 3 تا nm 12 متغیر بود. نانوکامپوزیت‌های MgH2/Carbon به روش نفوذ بخار تهیه شدند. دو محدوده اندازه ذرات برای MgH2 مشاهده شد: ذرات کوچکتر از nm 10 که توسط آنالیز XRD قابل تشخیص نبودند و ذرات بزرگتر که نظم کریستالی داشتند. نانوذرات کوچکتر، ذراتی هستند که درون تخلخل‌های کربن حبس شده و اندازه آنها توسط ابعاد تخلخل کنترل شد. مطابق تصاویر TEM این نانوذرات در محدوده اندازه nm 10-4 بودند. رهایش هیدروژن برای نانوذرات کوچکتر از nm 10 در اطراف C° 275 رخ داد در حالی که برای هیدرید منیزیم بالک این واکنش در محدوده بالاتر از C° 400 اتفاق افتاد. نانو شدن سبب شد دمای رهایش هیدروژن تقریبا C° 155 کاهش یابد. نتایج TPD نشان داد که کینتیک رهایش هیدروژن شدیدا به اندازه نانوذرات MgH2 بستگی دارد به صورتیکه ذرات کوچکتر هیدروژن را در دماهای پایین‌تری رها می‌کنند. این نتایج نشان می‌دهد نانوکامپوزیت‌های MgH2/Carbon با خواص برگشت‌پذیری و کینتیک سریع، گزینه مناسبی برای کاربرد در ذخیره‌سازی هیدروژن می‌باشند.
منابع و مأخذ:
W. Crabtree, M.S. Dresselhaus, M.V. Buchanan, Physics Today, 57, 2004, 39.
Callini, Z.K. Atakli, B.C. Hauback, S. Orimo, C. Jensen, M. Dornheim, D. Grant, Y.W. Cho, P. Chen, B. Hjorvarsson, P. de Jongh, C. Weidenthaler, M. Baricco, M. Paskevicius, T.R. Jensen, M.E. Bowden, T.S. Autrey, A. Zuttel, Applied Physics A, 122, 2016, 353.
C. Crivello, B. Dam, R.V. Denys, M. Dornheim, D.M. Grant, J. Huot, T.R. Jensen, P.E. de-Jongh, M. Latroche, C. Milanese, D. Milcius, G.S. Walker, C.J. Webb, C. Zlotea, V.A. Yartys, Applied Physics A, 122, 2016, 97.
Larsson, C.M. Araujo, J.A. Larsson, P. Jena, R. Ahuja, Proceedings of the National Academy of Sciences of U.S.A., 105, 2008, 8227.
Mao, X. Hu, X. Wu, Y. Dai, S. Chu, J. Deng, International Journal Hydrogen Energy, 36, 2011, 8388.
C. Crivello. R.V. Denys. M. Dornheim. M. Felderhoff. D.M. Grant, J. Huot, T.R. Jensen, P. de Jongh. M. Latroche, G.S. Walker, C.J. Webb, V. Yartys, Applied Physics A, 122, 2016, 85.
A. Zhang, H.Y. Wu, Material Chemistry Physics, 94, 2005, 69.
Haussermann, H. Blomqvist, D. Noreus, Inorganic Chemistry, 41, 2002, 3684.
Wu, M.D. Allendorf, J.C. Grossman, Journal American Chemistry Society, 131, 2009, 13918.
Vajeeston, P. Ravindran, M. Fichtner, H. Fjellvag, Journal of Physical Chemistry C, 116, 2012, 18965.
W.P. Wagemans, J.H. Van Lenthe, P.E. de Jongh, A.J. Van Dillen, K.P. de Jong, Journal American Chemistry Society, 127, 2005, 16675.
Paskevicius, D.A. Sheppard, C.E. Buckley, Journal American Chemistry Society, 132, 2010, 5077.
Berube, G. Radtke, M. Dresselhaus, G. Chen, International Journal Energy Research, 31, 2007, 637.
E.A. Berlouis, P. Honnor, P.J. Hall, S. Morris, S.B. Dodd, Journal Material Science, 41, 2006, 6403.
Chen, L. Chen, Y. Wang, S. Liu, D. Chen, C. Ma, L. Wang, Xiyou Jinshu-Cailiao Yu Gongcheng, Rare Metal Materials and Engineering, 33, 2004, 485-489.
Gutfleisch, S. Dal Toe, M. Herrich, A. Handstein, A. Pratt, Journal Alloys Compounds, 406, 2005, 413.
Hanada, T. Ichikawa, H. Fujii, Journal Alloys and Compounds, 404, 2005, 716.
R. Jensen, A. Andreasen, T. Vegge, J. W. Andreasen, K. Stahl, A.S. Pedersen, M.M. Nielsen, A.M. Molenbroek, International Journal Hydrogen Energy 31, 2006, 2052.
Oelerich, T. Klassen, R. Bormann, Journal Alloys and Compounds, 315, 2001, 237.
H.L. Notten, M. Ouwerkerk, H. Van Hal, D. Beelen, W. Keur, J. Zhou, H. Feil, Journal Power Sources, 129, 2004, 45.
B.V. Camposa, S.A. de Juniora, M.C. Brumb, D.S. Santosa, Materials Research, 20, 2017, 85.
Kadri, Y. Jia, Z. Chen, X. Yao, Materials, 8, 2015, 3491.
D. Beattie, U. Setthanan, G.S. McGrady, International Journal Hydrogen Energy, 36, 2011, 6014.
Ngene, R. Van Zwienen, P.E. de Jongh, Chemical Communications, 46, 2010, 8201.
Adelhelm, J. Gao, M.H.W. Verkuijlen, C. Rongeat, M. Herrich, P. J. M. Van Bentum, O. Gutfleisch, A. P. M. Kentgens, K. P. de Jong, P. E. de Jongh, Chemistry of Materials, 22, 2010, 2233.
Gao, P. Adelhelm, M. H. W. Verkuijlen, C. Rongeat, M. Herrich, P.J.M. Van Bentum, O. Gutfleisch, A.P.M. Kentgens, K.P. de Jong, P.E. de Jongh, Journal of Physical Chemistry C, 114, 2010, 4675.
E. de Jongh, P. Adelhelm, ChemSusChem, 3, 2010, 1332.
Wu, H.M Cheng, Journal of Materials Chemistry, 20, 2010, 5390.
Ma, J. Zhang, Y. Zhu, H. Lin, Y. Liu, Y. Zhang, D. Zhu, L. Li, ACS Applied Energy Materials, 3, 2018, 1158.
S. Au, M.K. Obbink, S. Srinivasan, P.C.M.M. Magusin, K.P. de Jong, P.E. de Jongh, Advanced Functional Matererials, 24, 2014, 3604.
Zlotea, Y. Oumellal, S.J. Hwang, C.M. Ghimbeu, P.E. de Jongh, M. Latroche, Journal Physical Chemistry C, 119, 2015, 18091.
Shen, K.F.A. Zinsou, Frontiers in Energy Research, 5, 2017, 27.
Sun, T. Ma, K.F A.Zinsou, ACS Applied Nano Materials, 3, 2018, 1272.
S. Au, M. Ponthieu, M. van Zwienen, C. Zlotea, F. Cuevas, K.P. de Jong, P.E. de Jongh, Journal of Materials Chemistry, 1, 2013, 9983.
W. Pekala, Journal Material Science, 24, 1989, 3221.
C. Li, A.H. Lu, C. Weidenthaler, F. Schüth, Chemistry of Materials, 16, 2004, 5676.
Zlotea, C. Chevalier-Cesar, E. Leonel, E. Leroy, F. Cuevas, P. Dibandjo, C. Vix-Guterl, T. Martens, M. Latroche, Faraday Discuss. 151, 2011, 117.
T.K. Nielsen, K. Manickam, M. Hirscher, F. Besenbacher, T.R. Jensen, ACS Nano, 3, 2009, 3521.
_||_
W. Crabtree, M.S. Dresselhaus, M.V. Buchanan, Physics Today, 57, 2004, 39.
Callini, Z.K. Atakli, B.C. Hauback, S. Orimo, C. Jensen, M. Dornheim, D. Grant, Y.W. Cho, P. Chen, B. Hjorvarsson, P. de Jongh, C. Weidenthaler, M. Baricco, M. Paskevicius, T.R. Jensen, M.E. Bowden, T.S. Autrey, A. Zuttel, Applied Physics A, 122, 2016, 353.
C. Crivello, B. Dam, R.V. Denys, M. Dornheim, D.M. Grant, J. Huot, T.R. Jensen, P.E. de-Jongh, M. Latroche, C. Milanese, D. Milcius, G.S. Walker, C.J. Webb, C. Zlotea, V.A. Yartys, Applied Physics A, 122, 2016, 97.
Larsson, C.M. Araujo, J.A. Larsson, P. Jena, R. Ahuja, Proceedings of the National Academy of Sciences of U.S.A., 105, 2008, 8227.
Mao, X. Hu, X. Wu, Y. Dai, S. Chu, J. Deng, International Journal Hydrogen Energy, 36, 2011, 8388.
C. Crivello. R.V. Denys. M. Dornheim. M. Felderhoff. D.M. Grant, J. Huot, T.R. Jensen, P. de Jongh. M. Latroche, G.S. Walker, C.J. Webb, V. Yartys, Applied Physics A, 122, 2016, 85.
A. Zhang, H.Y. Wu, Material Chemistry Physics, 94, 2005, 69.
Haussermann, H. Blomqvist, D. Noreus, Inorganic Chemistry, 41, 2002, 3684.
Wu, M.D. Allendorf, J.C. Grossman, Journal American Chemistry Society, 131, 2009, 13918.
Vajeeston, P. Ravindran, M. Fichtner, H. Fjellvag, Journal of Physical Chemistry C, 116, 2012, 18965.
W.P. Wagemans, J.H. Van Lenthe, P.E. de Jongh, A.J. Van Dillen, K.P. de Jong, Journal American Chemistry Society, 127, 2005, 16675.
Paskevicius, D.A. Sheppard, C.E. Buckley, Journal American Chemistry Society, 132, 2010, 5077.
Berube, G. Radtke, M. Dresselhaus, G. Chen, International Journal Energy Research, 31, 2007, 637.
E.A. Berlouis, P. Honnor, P.J. Hall, S. Morris, S.B. Dodd, Journal Material Science, 41, 2006, 6403.
Chen, L. Chen, Y. Wang, S. Liu, D. Chen, C. Ma, L. Wang, Xiyou Jinshu-Cailiao Yu Gongcheng, Rare Metal Materials and Engineering, 33, 2004, 485-489.
Gutfleisch, S. Dal Toe, M. Herrich, A. Handstein, A. Pratt, Journal Alloys Compounds, 406, 2005, 413.
Hanada, T. Ichikawa, H. Fujii, Journal Alloys and Compounds, 404, 2005, 716.
R. Jensen, A. Andreasen, T. Vegge, J. W. Andreasen, K. Stahl, A.S. Pedersen, M.M. Nielsen, A.M. Molenbroek, International Journal Hydrogen Energy 31, 2006, 2052.
Oelerich, T. Klassen, R. Bormann, Journal Alloys and Compounds, 315, 2001, 237.
H.L. Notten, M. Ouwerkerk, H. Van Hal, D. Beelen, W. Keur, J. Zhou, H. Feil, Journal Power Sources, 129, 2004, 45.
B.V. Camposa, S.A. de Juniora, M.C. Brumb, D.S. Santosa, Materials Research, 20, 2017, 85.
Kadri, Y. Jia, Z. Chen, X. Yao, Materials, 8, 2015, 3491.
D. Beattie, U. Setthanan, G.S. McGrady, International Journal Hydrogen Energy, 36, 2011, 6014.
Ngene, R. Van Zwienen, P.E. de Jongh, Chemical Communications, 46, 2010, 8201.
Adelhelm, J. Gao, M.H.W. Verkuijlen, C. Rongeat, M. Herrich, P. J. M. Van Bentum, O. Gutfleisch, A. P. M. Kentgens, K. P. de Jong, P. E. de Jongh, Chemistry of Materials, 22, 2010, 2233.
Gao, P. Adelhelm, M. H. W. Verkuijlen, C. Rongeat, M. Herrich, P.J.M. Van Bentum, O. Gutfleisch, A.P.M. Kentgens, K.P. de Jong, P.E. de Jongh, Journal of Physical Chemistry C, 114, 2010, 4675.
E. de Jongh, P. Adelhelm, ChemSusChem, 3, 2010, 1332.
Wu, H.M Cheng, Journal of Materials Chemistry, 20, 2010, 5390.
Ma, J. Zhang, Y. Zhu, H. Lin, Y. Liu, Y. Zhang, D. Zhu, L. Li, ACS Applied Energy Materials, 3, 2018, 1158.
S. Au, M.K. Obbink, S. Srinivasan, P.C.M.M. Magusin, K.P. de Jong, P.E. de Jongh, Advanced Functional Matererials, 24, 2014, 3604.
Zlotea, Y. Oumellal, S.J. Hwang, C.M. Ghimbeu, P.E. de Jongh, M. Latroche, Journal Physical Chemistry C, 119, 2015, 18091.
Shen, K.F.A. Zinsou, Frontiers in Energy Research, 5, 2017, 27.
Sun, T. Ma, K.F A.Zinsou, ACS Applied Nano Materials, 3, 2018, 1272.
S. Au, M. Ponthieu, M. van Zwienen, C. Zlotea, F. Cuevas, K.P. de Jong, P.E. de Jongh, Journal of Materials Chemistry, 1, 2013, 9983.
W. Pekala, Journal Material Science, 24, 1989, 3221.
C. Li, A.H. Lu, C. Weidenthaler, F. Schüth, Chemistry of Materials, 16, 2004, 5676.
Zlotea, C. Chevalier-Cesar, E. Leonel, E. Leroy, F. Cuevas, P. Dibandjo, C. Vix-Guterl, T. Martens, M. Latroche, Faraday Discuss. 151, 2011, 117.
T.K. Nielsen, K. Manickam, M. Hirscher, F. Besenbacher, T.R. Jensen, ACS Nano, 3, 2009, 3521.
