مروری برکاربرد نانوساختارها بر پایه چارچوب‌های فلز-آلی در جذب و ذخیره‌سازی هیدروژن

نویسندگان

1 گروه شیمی، دانشکده علوم، دانشگاه سیستان و بلوچستان، زاهدان، ایران

2 گروه شیمی، دانشکده علوم، دانشگاه سیستان و بلوچستان، زاهدان، ایران

3 گروه فنی و مهندسی، دانشکده مکانیک، دانشگاه یزد، ایران

doi
چکیده

هیدروژن این پتانسیل را دارد که یک منبع انرژی پاک امیدوارکننده برای جایگزینی سوخت‌های فسیلی تجدیدناپذیر باشد. ناتوانی در ذخیره سازی موثر هیدروژن و نگرانی‌های ایمنی آن چیزی است که از استفاده از آن به عنوان سوخت جایگزین جلوگیری می-کند. سیستم های جذب هیدروژن فعلی، مانند ذخیره سازی کوچک و مایع، برای استفاده در کاربردهای عملی بسیار گران هستند. چارچوب‌های آلی فلزی (MOFs) مواد کریستالی با سطح وسیع، تخلخل بالا و جذب هیدروژن عالی هستند. جذب فیزیولوژیکی هیدروژن در MOF ها توسط یک جاذبه واندروالسی ضعیف انجام می‌شود که به راحتی با مقدار مناسب گرما یا فشار قابل برگشت است. نحوه بهبود سطح و همچنین توانایی MOFها برای جذب هیدروژن مورد بررسی قرار گرفته است. مکانیسم سرریز هیدروژن نشان داده شده است که ذخیره سازی با چگالی بالا را در مقایسه با سایر سیستم ها ارائه می‌دهد. به منظور تبدیل هیدروژن ذخیره شده به انرژی، MOF ها می‌توانند به عنوان غشاهای تبادل پروتون و الکترودهای سلول‌های سوختی مورد استفاده قرارگیرند. از آنجایی که MOF ها رسانایی پایینی دارند، ناخالص سازی امکان استفاده از آن‌ها را در سلول‌های سوختی فراهم می‌کند. بنابراین، با تبدیل کربن به سلول‌های سوختی، این فناوری سازگار با محیط زیست می‌تواند به کاهش کربن در محیط‌های صنعتی کمک کند. علاوه بر این، ظرفیت هیدروژن برای جذب به عنوان سوخت برای خودروهای هیدروژنی باید در محدوده (100 بار یا کمتر) باشد. روش‌های اولیه‌ای که می‌توانند ذخیره‌سازی هیدروژن را برای استفاده از هیدروژن به‌عنوان سوخت بهبود بخشند، همراه با امکان پیشرفت بیشتر برای برآوردن نیازهای انرژی در آینده، در این مطالعه پوشش داده شده است.