ИСТИНА

Поиск путей концентрирования газового топлива, в частности метана и водорода, для мобильных источников энергии, таких как, например, двигатели внутреннего сгорания, является актуальной задачей, способной решить проблему поиска конкурентных видов топлива. Ключом к решению данной задачи является создание высокоэффективного адсорбента, способного аккумулировать требуемое количество топлива. Здесь одним из наиболее перспективных решений является адсорбционное концентрирование газов массивами углеродных нанотрубок упакованными в заданной последовательности (например, триангулярная, решетчатая и т.д.) на расстоянии друг от друга таким образом, чтобы между нанотрубками образовывались пустоты - нанопористость. В работе численным методом молекулярной динамики смоделирован процесс образования супрамолекулярных структур из массива углеродных нанотрубок скоординированных молекулами толуола. Сорбируясь на внешней поверхности углеродных нанотрубок молекулы толуола, переориентируют их друг относительно друга, так как непосредственно между нанотрубками и между нанотрубками и молекулами координаторами действуют преимущественно Ван-дер-Ваальсовы силы притяжения сходные по величине. С ростом молекул координаторов между нанотрубками, представляющими объем адсорбента в среднем по объему увеличивается доля перекоординированных нанотрубок, т.е. образуется регулярная пространственная структура, состоящая из пучков нанотрубок. При десорбции молекулы адсорбата покидают нанотрубки, однако часть адсорбированных молекул остается капсулированными внутри адсорбента и удерживает самоорганизованную структуру от разрушения. Так как при десорбции, часть молекул-координаторов покидает супрамолекулярную структуру, между нанотрубками образуется пористость, в которую могут сорбироваться молекулы с существенно меньшей энергией адсорбции, например, молекулы газов. Результаты расчета, основанного на теории объемного заполнения микропор, предельных адсорбционных характеристик вторичной пористости образованной супрамолекулярной структуры позволили установить, что количество аккумулированного метана при давлении 3.5 МПа и температуре 298 К составит около 180 л/л, и водорода при давлении 20 МПа и температуре 298 К до 1.6 %масс. Полученные результаты открывают новое направление развития исследований в области синтеза перспективных нанопористых материалов для аккумулирования газового топлива.