微孔沸石储氢理论与模拟

本书主要针对微孔沸石分子筛A、X、ZMS-5 吸附储氢的基础理论研究进行了全面系统的介绍进而指出微孔沸石作为氢吸附介质研究的必要性内容涵盖了微孔沸石分子筛的孔结构表征技术、储氢实验方法、储氢容量影响因素、储氢热力学和动力学性能、储氢理论模型、氢吸附与扩散的分子模拟等相关方面的内容重点研究了微孔沸石吸附储氢的理论模型探索了低温高压下沸石储氢的模拟技术 全书共7 章第1 章介绍了氢的基本性质、制取、存储和氢能的应用途径第2 章介绍了吸附储氢中研究最为广泛的A、X、Y、MOR、ZMS-5 等微孔分子筛的结构特点、表征技术、吸附基础理论和微孔沸石的物理吸附储氢研究进展第3 章介绍了吸附储氢装置及测试原理、吸附量影响因素和吸附热力学性能第4 章介绍了氢气的超临界吸附理论模型的研究重点研究了格子密度函数理论(LDFT)模型和氢-氢、氢-沸石相互作用势模型第5 章介绍了氢分子在分子筛中的扩散实验和孔扩散模型研究氢分子在沸石微孔中扩散行为第6 章介绍了Monte Carlo 吸附模拟的基本理论、力场模型、模拟方法和氢在微孔沸石中的吸附模拟结果第7 章介绍了分子动力学模拟氢在微孔沸石中扩散的基本理论和方法

第1章氢与储氢1

1.1氢1

1.2氢的存储2

1.2.1压缩储氢技术3

1.2.2液化储氢技术3

1.2.3金属氢化物储氢技术3

1.2.4多孔材料吸附储氢技术5

1.2.5胶囊化储氢技术6

参考文献7

第2章储氢材料--沸石分子筛9

2.1沸石分子筛9

2.1.1沸石的发展历史9

2.1.2沸石分子筛的分类10

2.1.3沸石的组成与结构10

2.2沸石分子筛储氢研究进展17

2.2.1实验研究进展17

2.2.2理论研究进展22

2.3微孔沸石分子筛孔结构的表征24

2.3.1气体吸附法25

2.3.2小角X射线散射(SAXS)法41

2.4本章小结48

参考文献48

第3章微孔沸石储氢的实验研究53

3.1超临界吸附53

3.1.1绝对吸附量与过剩吸附量53

3.1.2超临界吸附的实验测量54

3.2吸附测试装置及原理54

3.2.1实验装置54

3.2.2实验测试步骤54

3.2.3误差分析57

3.2.4氢气压缩因子60

3.3氢吸附/脱附等温线63

3.4吸附热效应66

3.4.1等量吸附热66

3.4.2平均吸附热68

3.4.3吸附过程的升温70

3.5吸附量的影响因素71

3.5.1温度与压力71

3.5.2沸石的骨架类型71

3.5.3阳离子73

3.5.4比表面积和微孔孔容75

3.6对比吸附密度78

3.7本章小结79

参考文献79

第4章微孔沸石吸附储氢模型研究83

4.1经典吸附理论在超临界吸附领域的延伸84

4.1.1理论模型84

4.1.2超临界吸附中的应用84

4.2微孔填充理论在超临界吸附领域的探讨86

4.2.1吸附势理论在超临界吸附领域的延伸87

4.2.2吸附热与亲合势系数的关系91

4.2.3一般吸附函数的确定91

4.3格子密度函数理论模型93

4.3.1基本理论95

4.3.2模型分析解100

4.3.3超临界气体在单孔中的Gibbs吸附103

4.3.4气体在实际吸附剂上的过剩吸附等温线109

4.4吸附质吸附剂作用势110

4.4.1理论模型111

4.4.2氢沸石作用势确定112

4.5吸附质吸附质作用势115

4.5.1理论模型116

4.5.2最近邻作用近似116

4.5.3氢分子间作用势确定117

4.6单层吸附容量119

4.7LDFT模型模拟氢在NaX、ZSM5、CaA及NaA沸石上吸附122

4.8本章小结133

参考文献133

第5章微孔沸石中的氢气扩散研究137

5.1扩散模型139

5.1.1扩散的基本理论139

5.1.2气体的主要扩散机制140

5.1.3孔扩散模型142

5.1.4模型求解143

5.2扩散实验145

5.3扩散系数及其影响因素146

5.3.1扩散系数146

5.3.2扩散系数的影响因素151

5.4扩散机制分析154

5.5本章小结156

参考文献156

第6章氢在微孔沸石中的吸附模拟158

6.1基本理论158

6.1.1蒙特卡洛模拟158

6.1.2巨正则系综蒙特卡洛模拟160

6.2力场模型162

6.2.1力场162

6.2.2力场作用项的一般式163

6.2.3常用力场模型166

6.3势能截断和周期性边界条件168

6.3.1非键截断距离168

6.3.2周期性边界条件169

6.4氢在MFI、FAU及LTA沸石中吸附模拟169

6.4.1氢在MFI沸石中吸附模拟169

6.4.2氢在FAU沸石中吸附模拟174

6.4.3氢在LTA沸石中吸附模拟182

6.5本章小结185

参考文献185

第7章氢在微孔沸石中扩散的分子动力学模拟188

7.1基本理论188

7.1.1牛顿力学188

7.1.2分子动力学188

7.1.3牛顿运动方程求解189

7.2分子动力学模拟的基本步骤189

7.2.1模型的建立189

7.2.2初始速度的设置190

7.2.3周期性边界条件和最近镜像190

7.2.4恒温热浴191

7.2.5时间步长与势函数191

7.3分子动力学计算的常用物理量192

7.3.1运动轨迹192

7.3.2自扩散系数192

7.3.3速度自相关函数193

7.3.4径向分布函数194

7.4氢在MFI沸石中扩散的分子动力学模拟195

7.4.1模拟细节195

7.4.2模拟结果195

7.5氢在FAU沸石中扩散的分子动力学模拟198

7.5.1模拟细节199

7.5.2氢在NaX沸石中扩散的分子动力学模拟结果200

7.5.3氢在离子交换的X沸石中扩散的分子动力学模拟结果203

7.6本章小结207

参考文献207

书名:微孔沸石储氢理论与模拟

书号:978-7-118-09836-5

作者:杜晓明

出版时间:2015年2月

译者:

版次:1版1次

开本:16

装帧:平装

出版基金:

页数:208

字数:350

中图分类:TQ424.25

丛书名:

定价:58.00

本书可作为高等院校与科研院所新能源材料专业研究生的教材也可用作从事储氢材料和储氢技术开发和使用的科研人员和工程技术人员的参考书