تعيين مشخصه هاي جذب سطحي چند لايه متان بر روي نانو لوله هاي كربني تك ديواره انتها باز توسط شبيه سازي ديناميك مولكولي

Determination of multilayer methane adsorption characteristics on open ended single-walled carbon nanotubes by molecular dynamics simulation

در اين مطالعه با استفاده از روش شبيه سازي ديناميك مولكولي مشخصه هاي جذب سطحي متان بر روي نانو لوله هاي كربني تك ديواره انتها باز مورد بحث و بررسي قرار گرفته اند. اين مشخصه ها شامل فاصله تعادلي جذب در لايه هاي جذبي مختلف، همدماهاي جذب سطحي، ضريب انتقال جرم خود نفوذي، ظرفيت حرارتي و انتروپي ديفرانسيلي سيستم مي باشند. همچنين اثرات تغيير قطر نانو لوله بر روي مشخصه هاي مذكور نيز بررسي شده است. هندسه هاي جذبي نيز بطور كيفي تجزيه و تحليل شده اند كه حاكي از اشكال هندسي متفاوتي از فاز جذبي هستند. نتايج نشان ميدهند كه فشار بهينه براي جذب سطحي در دماهاي 77 و 298 درجه كلوين به ترتيب برابر 4 و 12 مگا پاسكال است كه در مقايسه با مخازن تحت فشار گاز طبيعي با فشار بالاي 30 بار بسيار ايمن تر جلوه مي نمايد. مقدار جذب سطحي در دماي محيط تقريبا برابر 62 درصد مقدار آن در دماي 77 درجه كلوين است كه نشان دهنده پتانسيل عظيم نانو لوله هاي كربني در جذب گازها است.

In this study, multilayer methane adsorption characteristics on open ended single-walled carbon nanotubes were investigated. These characteristics include adsorption equilibrium distance, adsorption isotherms, self-diffusivity, isosteric heat and differential entropy of system. The effect of nanotube diameter changes on th mentioned characteristics was also investigated. Moreover, adsorption geometries were analyzed qualitatively that showed the existence of different geometries from adsorbate phase. The results showed that the optimum pressures for methane adsorption at temperatures of 77 and 298 K are 4 and 12 MPa respectively. This confirms that the adsorbed natural gas is safer than compressed natural gas in high pressure vessels with pressures above 30 bars. The adsorption capacity at room temperature was approximately 62 % of its value at 77 K. This means that there is a high potential for gas adsorption on carbon nanotubes.