نام پژوهشگر: اطهرالسادات هاشمی

شبیه سازی جذب هیدروژن بر روی تک لایه گرافاین با استفاده از روش مونت کارلو
پایان نامه وزارت علوم، تحقیقات و فناوری - دانشگاه کاشان - دانشکده فیزیک 1392
  اطهرالسادات هاشمی   بهرام خوشنویسان

امروزه هیدروژن به علت بازدهی بالای انرژی و نقش اساسی آن در کاهش آلودگی هوا، به عنوان گزینه ی مناسبی جهت کاربرد در پیل های سوختی شناخته شده است. بنابراین اصلی ترین چالش دراستفاده از هیدروژن،توسعه و گسترش یک روش ارزان، کارآمد و ایمن در ذخیره سازی آن می باشد. با بررسی هایی که اخیراً در مورد یک دگرشکل گرافن به نام گرافاین و برخی خواص منحصر بفرد آن از جمله داشتن چگالی کم و پایداری در دماهای بالا صورت گرفته استفاده از آن بمنظور ذخیره سازی هیدروژن مورد توجه است. در این پایان نامه، تأثیر تک لایه گرافاین با مقیاس nm 2×2 بر جذب گاز هیدروژن با شبیه سازی به روش مونت کارلو در هنگرد کانونی بزرگ (gcmc)، در سه دمای °k300 ،°k77 و ،°k 200، و همچنین پایستگی لایه دو بعدی گرافاین مورد بررسی قرار گرفته است. برهمکنش های هیدروژن- هیدروژن و هیدروژن- کربن از نوع لنارد- جونز انتخاب شده اند، و تغییرات پتانسیل شیمیایی بر حسب چگالی مولکولی گاز هیدروژن و در نتیجه تغییرات فشار گاز بر حسب تعداد مولکول های گاز هیدروژن در ده هزار پیکربندی مونت کارلو و با استفاده از نرم افزار matlab ترسیم شده اند. همچنین نانو نوار گرافاین در نرم افزار matlab رسم شده است و پتانسیل بین پیوندهای کربن- کربن این صفحه دو بعدی در واحد سطح با استفاده از پتانسیل ترسوف- برنر به دست آمده است که نشان دهنده پایداری گرافاین است. از محاسبات به دست آمده مشاهده می شود، که در زمان حضور گرافاین در جعبه شبیه سازی گاز هیدروژن میزان افت فشار با افزایش چگالی مولکولی گاز هیدروژن نسبت به زمان عدم حضور نانونوار گرافاین بیشتر است (در مجموعه آماری nvt). بنابراین می توان چنین نتیجه گرفت که استفاده از گرافاین در ذخیره سازی گاز هیدروژن بسیار کارآمد خواهد بود.