حسین شیرکانی

در آینده، به دلیل کمبود انرژی و آلودگی بیولوژیکی، با چالش های زیادی در انتقال جوامع از سیستم های انرژی تجدیدناپذیر به منابع انرژی تجدیدپذیر مواجه خواهد شد و این امر جامعه علمی را به اکتشاف منابع انرژی جایگزین پایدار سوق می دهد هیدروژن به دلیل بهره وری انرژی فوق العاده و سازگاری با محیط زیست، سوخت آینده در نظر گرفته می شود. تحقیقات ذخیره سازی هیدروژن یک جنبه حیاتی از پیشرفت فن آوری های هیدروژن و پیل سوختی برای کاربردهای انرژی و حمل ونقل است. تحقیق حاضر از دو بخش تشکیل شده است. در بخش اول به ساخت و بررسی خواص ساختاری و نوری نانوذرات نیمه متخلخل سیلیکا و نقاط کوانتمی کربن پرداخته شده است و باند گپ نوری این دو نمونه به وسیله نمودار تاک بررسی شد و در بخش دوم میزان ظرفیت ذخیره سازی هیدروژن در نانوذرات نیمه متخلخل سیلیکا به عنوان یک بستر و اثر آلایش فلزات واسطه نقره و مس و نقاط کربنی بر افزایش میزان جذب هیدروژن بررسی شده است. به همین خاطر در گام اول نانوذرات نیمه متخلخل سیلیکا به روش الگوی CTAB تولید شد و ویژگی ساختاری نمونه به کمک آنالیزهای BET، SEM، TEM، UV، XRD و FT-IR مورد ارزیابی قرار گرفت. ظرفیت جذب هیدروژن، بر روی نانوذرات نیمه متخلخل سیلیکا با به کارگیری روش الکتروشیمیایی در جریان 2 میلی آمپر به دست آمد. نتایج به دست آمده نشان داده ظرفیت ذخیره سازی هیدروژن در نانوذرات نیمه متخلخل سیلیکا به مقدار چشمگیری بالا بوده است. به بیان دقیق تر، ظرفیت ذخیره سازی هیدروژن در جریان 2 میلی آمپر برابر با 39/15درصد وزنی است. این میزان ظرفیت ذخیره سازی را می توان به سطح تخلخل بالا و دسترسی آسان مولکول های جذب گردیده، نسبت داد. در مرحله بعد نانوذرات فلزی نقره و مس با استفاده از روش احیای شیمیایی بر روی نانوذرات سیلیکا بارگذاری شد و بر اساس نتایج آزمایش های جذب، ظرفیت ذخیره سازی هیدروژن در جریان 2 میلی آمپر 37/50 درصد وزنی برای نانوذرات سیلیکا بارگذاری شده با نقره و نانوذرات سیلیکا بارگذاری شده با مس 40/19 درصد وزنی است. این بهبود در ظرفیت ذخیره سازی را می توان به افزایش سد فعال سازی و پدیده سرریز فلزی توسط نقره و مس نسبت داد. در مرحله بعد برای بهبود خواص سطحی نقاط کوانتمی کربن به روش هیدروترمال سنتز شد و بر روی نانوذرات نیمه متخلخل سیلیکا بارگذاری شد که تأثیر چشمگیری بر افزایش جذب هی