Luận văn:Nghiên cứu lý thuyết cơ chế phản ứng hydro của các vật liệu trữ hydro và vai trò xúc tác của các hydrua

Các loại chất đốt có nguồn gốc từ hydrocarbon như xăng, dầu … ngày càng gây ô nhiễm môi trường, thực tế đó khiến cho các nhà khoa học phải tập trung tìm kiếm các nguồn chất đốt khác sạch sẽ hơn. Trong số các chọn lựa thì hydro là một ứng cử viên sáng giá. Tuy nhiên việc thương mại hóa hydro gặp nhiều khó khăn đối với việc tồn trữ. Mới đây đã có một số nghiên cứu mang tính đột phá trong lĩnh vực này....
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Luận văn:Nghiên cứu lý thuyết cơ chế phản ứng hydro của các vật liệu trữ hydro và vai trò xúc tác của các hydrua 1 B GIÁO D C VÀ ĐÀO T O Đ I H C ĐÀ N NG HÀ PHƯ C HUY NGHIÊN C U LÝ THUY T CƠ CH PH N NGGI I PHÓNG HYDRO C A CÁC V T LI U TR HYDRO VÀ VAI TRÒ XÚC TÁC C A CÁC HYDRUA Chuyên ngành: CÔNG NGH HÓA H C Mã s : 60 52 75 TÓM T T LU N VĂN TH C SĨ K THU T Đà N ng - Năm 2011 2 Công trình ñư c hoàn thành t i Đ I H C ĐÀ N NGNgư i hư ng d n khoa h c: PGS.TS. PH M C M NAMPh n bi n 1: TS. LÊ MINH Đ CPh n bi n 2: TS. TR N NG C TUY NLu n văn s ñư c b o v trư c H i ñ ng ch m Lu n văn t tnghi p th c sĩ k thu t h p t i Đ i h c Đà N ng vào ngày 29tháng 10 năm 2011Có th tìm hi u thông tin t i:- Trung tâm Thông tin - H c li u, Đ i h c Đà N ng- Trung tâm H c li u, Đ i h c Đà N ng 3 M Đ U1. TÍNH C P THI T C A Đ TÀI NGHIÊN C U Hi n nay vi c tìm ki m nh ng ngu n năng s ch, có th tái t oñư c là v n ñ c p bách ñ t ra cho các nhà khoa h c và các nhàqu n lý kinh t c a các nư c trên th gi i. Vi c phát hi n ra hydro làm t v t mang năng lư ng ñã m ra m t hư ng phát tri n cho yêu c unăng lư ng trong tương lai. Trong lĩnh v c lưu tr hydro (hydrogen storage) có r t nhi uphát tri n và có nhi u cách th c lưu tr . Có 3 phương pháp lưu trchính như sau: lưu tr H2 d ng khí áp su t cao (>200 bars), lưu trH2 d ng l ng l nh (21.2K áp su t phòng), và lưu tr hydrod ng các h p ch t có ch a hydro nói chung (ñ c bi t là các h p ch thydrua). Trên các cơ s ñó chúng tôi ti n hành ñ tài: “Nghiên c u lýthuy t cơ ch ph n ng gi i phóng Hydro c a các v t li u trHydro và vai trò xúc tác c a các hydrua”.2. M C ĐÍCH NGHIÊN C U - Nghiên c u cơ ch c a các ph n ng gi i phóng H2 c a cácv t li u lưu tr hydro ñ ng th i xem xét nh hư ng c a các nhómhydrua len các phan ng ñó d a trên s mô ph ng v c u trúc, m cnăng lư ng c a các phân t tr ng thái n n, tr ng thái chuy n ti pd a trên ph n m m Gaussian 03. - T nh ng c u trúc phân t , cơ ch ph n ng ñã ñư c tínhtoán chúng tôi s tính toán ñ ng h c ph n ng thông qua ph n m mñ ng h c Chemrate. 43. Đ I TƯ NG VÀ PH M VI NGHIÊN C U: 3.1. Đ i tư ng nghiên c u Các h p ch t lưu tr hydro ñư c ch n ñ tính toán và nghiênc u có th ñư c li t kê dư i ñây: Ethane C2H6, Ammonia boraneBH3NH3, Ammonia Alane AlH3NH3. Các h p ch t xúc tác là cáchydrua như : BH3 (borane), AlH3 (aluminum hydride), MgH2(magnesium hydride), NH3 (ammonia) v.v… 3.2. Ph m vi nghiên c u Ph m vi c a ñ tài nghiên c u này nghiên c u các ph n nggi i phóng H2 c a các ch t lưu tr hydro là : Ethane, ammoniaborane, ammonia alane và tác ñ ng c a các hydrua như BH3, AlH3,NH3, MgH2 lên các ph n ng trên.4. Ý NGHĨA KHOA H C VÀ TH C TI N C A Đ TÀI Vi c s d ng công c hóa tính toán ñ nghiên c u trong ngànhhóa h c có ý nghĩa vô cùng to l n. Nó giúp cho các nhà hóa h c cóth gi i thích d dàng cơ ch các ph n ñã x y ra trong th c t nhưngchưa gi i thích ñư c. Đ ng th i có th nghiên c u lý thuy t các ph n ng m i có th x y ra, t o m t ñ nh hư ng cho các nghiên c u th cnghi m. Vi c tìm ra các ch t lưu tr hydro có dung lư ng tr hydrol n và có kh năng gi i phóng H2 d dàng có ý nghĩa th c ti n r tquan tr ng. Vi c tìm ra cơ ch gi i phóng hydro và tính toán ñư c các thôngs nhi t ñ ng h c (nhi t ph n ng, t c ñ ph n ng) các ph n ng 5gi i phóng H2 c a v t li u lưu tr hydro là m t v n ñ quan tr ngtrong vi c nghiên c u, tìm ki m v t li u lưu tr hydro.5. C U TRÚC C A LU N VĂN N i dung c a lu n văn bao g m 3 chương: Chương 1. Gi i thi u v t li u lưu tr hydro, g m 12 trang. Chương 2. Cơ ch các ph n ng gi i phóng H2 c a v t li ulưu tr hydro và vai trò xúc tác c a hydrua lên các ph n ng, g m52 trang Chương 3. Đ ng h c các ph n ng gi i phóng H2, g m 7trang 6CHƯƠNG 1. GI I THI U V V T LI U LƯU TR HYDRO1.1. Hydro là ch t mang năng lư ng c a tương lai1.1.1 S khám phá c a hydro Sau khi v n Big Bang, vũ tr ñã b t ñ u l nh ñi,nguyên tnh nh t ñã ñư c hình thành, mà sau này tr thành nguyên t ñ utiên c a b ng h th ng tu n hoàn. Hydro sau ñó ñã ñư c chuy n ñ ithành các nguyên t n ng hơn do ph n ng nhi t h ch trong các ngôisao và thiên hà.1.1.2 Tính ch t v t lý và hóa h c c a hydro Gi n ñ pha c a H2 ñư c mô t theo Hình 1.1 Hình 1.1 : Gi n ñ pha c a H2 7 Hydro có các tính ch t v t lý ñư c li t kê theo b ng 1.2 B ng 1.2 Tính ch t v t lý c a H2 Tính ch t Giá trKh i lư ng phân t 2.01594Pha r nĐi m ch y -2590CNhi t ngưng t -2590C 58.158 kJ/kg 0T tr ng c a pha r n -259 C 858 kg/m3Nhi t dung riêng (Cp) c a pha r n -259.80C 2.63 kJ/(kg. 0C)Pha l ngNhi t ñ sôi 1atm -252.80CT tr ng c a pha l ng -2530C 70.8 kg/m3Nhi t hóa hơi -2530C 447 kJ/kg 0Nhi t dung riêng (Cp) c a pha l ng -256 C 8.1 kJ/(kg. 0C)Đi m t i h nNhi t ñ t i h n -2400CÁp su t t i h n 12.8atmT tr ng t i h n 31.2 kg/m3Đi m Triple pointNhi t ñ triple 0259.30CÁp su t triple ...