Нанотехнологии в физике. Изучение структурных типов углеродных нанотрубок. Битюцкая Л.А - 29 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ВГУ | Воронеж

Составители: 

Рубрика: 

29
углеродных нанотрубок
Углеродные нанотрубки могут быть использованы в изготовлении
элементов питания. Литий, являющийся носителем заряда в некоторых
элементах питания, можно помещать внутрь нанотрубок. По оценкам, можно
разместить один атом лития на каждые шесть атомов углерода. Другим
возможным применением нанотрубок является хранение в них водорода , что
может быть использовано при конструировании топливных элементов как
источников электрической энергии. Топливный элемент состоит из двух
электродов и специального электролита , пропускающего ионы водорода между
ними, но не пропускающего электроны. Водород направляется на анод, где он
ионизируется. Свободные электроны движутся к катоду по внешней цепи , а
ионы водорода диффундируют к катоду через электролит, где из ионов,
электронов и кислорода образуются молекулы воды.
Рис. 29. Электрохимическая ячейка , используемая для введения водорода в
углеродные нанотрубки.
Метод заполнения углеродных нанотрубок водородом состоит в
использовании электрохимической ячейки (рис. 29). Однослойные нанотрубки
в форме листа бумаги составляют отрицательный электрод в растворе
электролита КОН . Другой электрод состоит из Ni(OH)
2
. Вода электролита
разлагается с образованием ионов водорода (Н
+
), движущихся к
отрицательному электроду из нанотрубок. Наличие связанного в нанотрубках
водорода определяется по падению интенсивности рамановского рассеяния.
Для работы такого топливного элемента углеродная нанотрубка должна
поглощать 6.5 % водорода по весу. В настоящее время в нанотрубку удалось
поместить только 4 % водорода по весу. 
                                                 29

                               углеродны х нанотрубок

     Угл ерод ные на нотрубки могут быть испол ьзо в а ны в изго тов л ении
эл ементо в пита ния. Л итий, яв л яю щ ийся носител ем за ряд а в некоторых
эл емента х пита ния, мо ж но по мещ а ть в нутрь на нотрубок. П о оценка м, мож но
ра зместить о д ин а том л ития на ка ж д ые ш есть а то мо в угл еро д а . Другим
в озмож ным применением на нотрубок яв л яется х ра нение в них в од о род а , что
мож ет быть испол ьзо в а но при конструиров а нии то пл ив ных эл ементо в ка к
источнико в эл ектрической энергии. Т опл ив ный эл емент состоит из д в ух
эл ектро д о в и специа л ьного эл ектрол ита , про пуска ю щ его ио ны в од ород а меж д у
ними, но не пропуска ю щ его эл ектроны. Вод ород на пра в л яется на а нод , гд е он
ионизируется. С в обо д ные эл ектроны д в иж утся к ка то д у по в неш ней цепи, а
ионы в о д ород а д иффунд ирую т к ка то д у через эл ектрол ит, гд е из ионов ,
эл ектро но в и кисл ород а обра зую тся мол екул ы в од ы.




     Рис. 29. Э л ектрох имическа я ячейка , испо л ьзуема я д л я в в ед ения в о д ород а в
                             угл ерод ные на нотрубки.

       М етод за пол нения угл ерод ных на но трубо к в од о ро д ом состоит в
испол ьзо в а нии эл ектрох имической ячейки (рис. 29). Од носл о йные на но трубки
в форме л иста бума ги со ста в л яю т отрица тел ьный эл ектрод в ра ств оре
эл ектро л ита К ОН . Друго й эл ектрод состо ит из Ni(OH)2. Вод а эл ектрол ита
ра зл а га ется с обра зо в а нием ионов в од ород а           (Н +), д в иж ущ их ся к
отрица тел ьному эл ектрод у из на нотрубок. Н а л ичие св яза нного в на но трубка х
в од ород а опред ел яется по па д ению интенсив ности ра ма нов ско го ра ссеяния.
Дл я ра бо ты та кого топл ив но го эл емента угл ерод на я на но трубка д ол ж на
по гл о щ а ть 6.5 % в о д ород а по в есу. В на стоящ ее в ремя в на но трубку уд а л ось
по меститьто л ько 4 % в од о ро д а по в есу.

Страницы