دراسة حسابية لتأثير الليثيوم الممتز على سعة خزن الهيدروجين في الحالة الصلبة على الغرافين النقي والمطعم بالبورون

Other Title(s)

Computational study of the effect of adsorbed lithium on solid state hydrogen storage capacity of pristine and boron doped graphene

Joint Authors

سفيان محمد نايف
عيسى زين العابدين حسن

Source

مجلة جامعة كركوك للدراسات العلمية

Issue

Vol. 15, Issue 4 (31 Dec. 2020), pp.19-41, 23 p.

Publisher

Kirkuk University College of Science

Publication Date

2020-12-31

Country of Publication

Iraq

No. of Pages

23

Main Subjects

Physics

Topics

Abstract AR

يعتبر الهيدروجين واحد من اهم مصادر الطاقة النظيفة والمتجددة الواعدة كبديل لمصادر الطاقة الأحفورية الملوثة للبيئة.

تمثل مشكلة التخزين الأمن وبكثافة حجمية مقبولة أحد أهم العوائق الرئيسة أمام التطبيق الواسع لتكنولوجيا الهيدروجين.

تركز معظم البحوث الحديثة على تطوير تقنيات لتخزين الهيدروجين على شكل مركبات في الحالة الصلبة.

في البحث الحالي تمت دراسة امتزاز جزيء الهيدروجين (H2) على وحدة الخلية الكبيرة (3 x 3 x 1) للغرافين النقي والغرافين المطعم بذرة البورون والممتز بذرة الليثيوم بواسطة حسابات المبدأ الأول (الأساسية) First Principle Calculations بطريقة نظرية الكثافة الدالية Density Functional Theory DET)) وبتقريب الكثافة الموضعي (Local Density Approximation LDA) لوصف طاقة التبادل-الارتباط بين الإلكترونات المتفاعلة واستخدام مجموعة الأساس (Double Numerical Plus polarization DNP) التي تعطي دقة عالية في الحسابات وعينت مناطق بريليون على (2 x 2 x 1).

إن طاقة الارتباط لجزيئات الهيدروجين الممتزة على سطح الغرافين الممتز بذرة الليثيوم كانت بين (0.2-0.4 eV) وبنسبة خزن (6.74 wt.

%) والتي تحقق معيار السعة الوزنية المحددة من قبل قسم الطاقة، وطاقة الارتباط لجزيئات الهيدروجين الممتزة على سطح الغرافين الممتز بذرة الليثيوم والمطعم بذرة البورون كانت بين (0.23-0.32 eV) وبنسبة خزن (6.67 wt.

%) وهي بذلك تحقق معيار السعة الوزنية النهائية (6.5 wt.

%) المحددة من قبل قسم الطاقة (Department of Energy).

نستنج أن تطعيم ذرة البورون في أحد حلقات الغرافين السداسية في وحدة الخلية الكبيرة (3 x 3 x 1) لعب دورا في زيادة استقراريه سطح الغرافين وتقليل طاقة الارتباط التي تساهم في تقليل درجة حرارة عملية انتزاز الهيدروجين.

Abstract EN

Hydrogen is considered one of the most promising source of clean and renewable energy as an alternative for environment polluting fossil fuel resources.

the safe and reasonable volumetric density storage represent the main problem facing the hydrogen technology.

most of the research nowadays are focusing on development of new technologies for solid state storage of hydrogen.

at the present study, the adsorption of hydrogen molecule (h2) has been studied on the supercell (3 x 3 x 1) of pure graphene and doped graphene with boron atom and adsorbed with lithium atom by first principle calculations with DFT method.

we choice local density approximation (lda) to describe the exchange-correlation energy between the interacting electrons and the basis set (double numerical plus polarization DNP), the regions of a Brillion zone are set to (2 x 2 x 1).

the binding energy of hydrogen molecules adsorbed on the surface of graphene adsorbed by the lithium atom was between (0.2-0.4 eV) and with a storage ratio (6.74 wt.%), which meets the gravitational capacity standard specified by the energy department, and the binding energy of hydrogen molecules adsorbed on the surface of graphene adsorbed by the lithium atom and doped with the boron atom was between (0.23- 0.32 eV) and with a storage ratio (6.67 wt.%), thus meeting the standard for the final mass capacity (6.5 wt.%) specified by the department of energy.

we conclude that the doping of the boron atom into one of the six graphene rings in the large unit cell (3 × 3 × 1) played a major role in increasing the stability of the graphene surface and reduce the binding energy that contributes to reducing the temperature of the hydrogen desorption process.

American Psychological Association (APA)

عيسى زين العابدين حسن وسفيان محمد نايف. 2020. دراسة حسابية لتأثير الليثيوم الممتز على سعة خزن الهيدروجين في الحالة الصلبة على الغرافين النقي والمطعم بالبورون. مجلة جامعة كركوك للدراسات العلمية،مج. 15، ع. 4، ص ص. 19-41.
https://search.emarefa.net/detail/BIM-1036957

Modern Language Association (MLA)

عيسى زين العابدين حسن وسفيان محمد نايف. دراسة حسابية لتأثير الليثيوم الممتز على سعة خزن الهيدروجين في الحالة الصلبة على الغرافين النقي والمطعم بالبورون. مجلة جامعة كركوك للدراسات العلمية مج. 15، ع. 4 (كانون الأول 2020)، ص ص. 19-41.
https://search.emarefa.net/detail/BIM-1036957

American Medical Association (AMA)

عيسى زين العابدين حسن وسفيان محمد نايف. دراسة حسابية لتأثير الليثيوم الممتز على سعة خزن الهيدروجين في الحالة الصلبة على الغرافين النقي والمطعم بالبورون. مجلة جامعة كركوك للدراسات العلمية. 2020. مج. 15، ع. 4، ص ص. 19-41.
https://search.emarefa.net/detail/BIM-1036957

Data Type

Journal Articles

Language

Arabic

Notes

يتضمن مراجع ببليوجرافية: ص. 39-41

Record ID

BIM-1036957