An investigation of hydrogen storage in carbon nanotubes via computational MM methods
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Boğaziçi Üniversitesi, FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ, FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2005
Tezin Dili: İngilizce
Öğrenci: GÜVEN ATAY
Danışman: AHMET ERHAN AKSOYLU
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
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.