氫氣在
活性炭上的吸附是一種物理過(guò)程。活性炭是多孔炭的代表，具有各種各樣的形態(tài)如粉末狀、顆粒狀、纖維狀等?；钚蕴客ǔＷ鳛閮?chǔ)能材料的優(yōu)良吸附劑，在儲(chǔ)氫技術(shù)上應(yīng)用廣泛。下面，我們就各種方法的儲(chǔ)氫機(jī)理，對(duì)比下活性炭材料儲(chǔ)氫機(jī)理等各項(xiàng)研究來(lái)做一詳細(xì)論述。
活性炭材料儲(chǔ)氫機(jī)理的研究
一、碳納米管的儲(chǔ)氫機(jī)理
碳納米管儲(chǔ)氫機(jī)理研究主要包括氫氣在碳納米管內(nèi)的吸附性質(zhì)、氫在碳納米管中的存在狀態(tài)、表面勢(shì)和碳納米管直徑對(duì)儲(chǔ)氫相對(duì)密度的影響。氫氣在常溫下的吸附溫度和壓強(qiáng)都遠(yuǎn)高于氫氣的臨界溫度和臨界壓力，是一種超臨界狀態(tài)的吸附。
根據(jù)吸附勢(shì)理論，在納米孔中由于分子力場(chǎng)的相互疊加形成寬而深的勢(shì)阱，即使壓力非常低，吸附質(zhì)氫氣分子也很容易進(jìn)入勢(shì)阱中，并以分子簇的形式存在，在強(qiáng)大的分子場(chǎng)的作用下，吸附態(tài)氫氣的性質(zhì)已與本體大不相同。
經(jīng)有關(guān)人士科學(xué)驗(yàn)證，碳納米管由于管徑小導(dǎo)致量子效應(yīng)，管間隙的儲(chǔ)氫量很少。
活性炭材料儲(chǔ)氫機(jī)理的研究
二、碳納米纖維的儲(chǔ)氫機(jī)理
碳納米纖維具有高儲(chǔ)氫密度的原因可能是：碳納米纖維具有很高的比表面積，大量的氫氣被吸附在碳納米纖維表面，并為氫氣進(jìn)入碳納米纖維提供了主要通道；碳納米纖維的層間距遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于氫氣分子的動(dòng)力學(xué)直徑（0.289nm），大量的氫氣可進(jìn)入碳納米纖維的層面之間；碳納米纖維有中空管，可以像碳納米管一樣具有毛細(xì)作用，氫氣可凝結(jié)在中空管中，從而使碳納米纖維具有高儲(chǔ)氫能力。
高比表面積活性炭?jī)?chǔ)氫是利用活性炭巨大的表面積與氫分子之間的范德華作用力來(lái)實(shí)現(xiàn)，是典型的超臨界氣體吸附。活性炭對(duì)氫氣的吸附量與活性炭的表面積成正比；另一方面氫氣的吸附量隨著溫度的升高而呈指數(shù)規(guī)律降低。
綜上所述，儲(chǔ)氫用碳納米材料的制備工藝復(fù)雜，實(shí)驗(yàn)所用樣品量少，受溫度和壓強(qiáng)等實(shí)驗(yàn)條件的影響重復(fù)性差，所得結(jié)論差別甚大，而高比表面積的活性炭相對(duì)來(lái)說(shuō)更有優(yōu)勢(shì)。近十幾年來(lái)，國(guó)內(nèi)外投入巨額資金開(kāi)展研究，但尚沒(méi)有取得人們所期望的結(jié)果，且存在生產(chǎn)成本高、吸氫速率慢等缺點(diǎn)。目前，活性炭材料儲(chǔ)氫技術(shù)還算是比較成熟有效的。
