RU2379228C1 - Method of filling carbon nanotubes with hydrogen - Google Patents

Method of filling carbon nanotubes with hydrogen Download PDF

Info

Publication number
RU2379228C1
RU2379228C1 RU2008137820/28A RU2008137820A RU2379228C1 RU 2379228 C1 RU2379228 C1 RU 2379228C1 RU 2008137820/28 A RU2008137820/28 A RU 2008137820/28A RU 2008137820 A RU2008137820 A RU 2008137820A RU 2379228 C1 RU2379228 C1 RU 2379228C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
hydrogen
cnts
filling
carbon nanotubes
atm
Prior art date
Application number
RU2008137820/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Николай Николаевич Колесников (RU)
Николай Николаевич Колесников
Виталий Владимирович Кведер (RU)
Виталий Владимирович Кведер
Дмитрий Николаевич Борисенко (RU)
Дмитрий Николаевич Борисенко
Original Assignee
Учреждение Российской академии наук Институт физики твердого тела РАН
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Учреждение Российской академии наук Институт физики твердого тела РАН filed Critical Учреждение Российской академии наук Институт физики твердого тела РАН
Priority to RU2008137820/28A priority Critical patent/RU2379228C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2379228C1 publication Critical patent/RU2379228C1/en

Links

Landscapes

  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
  • Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)

Abstract

FIELD: physics.
SUBSTANCE: in the method of filling carbon nanotubes with hydrogen after undergoing thermo-chemical activation in zinc sulphide vapour, filling is carried out at 25°C for 24 hours under hydrogen pressure of 78-80 atm.
EFFECT: increased amount of hydrogen stored in nanotubes.
1 tbl

Description

Изобретение относится к области обработки наноструктур.The invention relates to the field of processing nanostructures.

Исследования углеродных нанотрубок (УНТ) как перспективных материалов-аккумуляторов водорода показывают, что важными факторами, определяющими количество водорода, запасаемого в УНТ, являются условия заполнения трубок водородом (температура, время и давление). С экономической точки зрения целесообразны невысокие температуры и давления при относительно небольшом времени заполнения.Studies of carbon nanotubes (CNTs) as promising hydrogen storage materials show that the conditions for filling tubes with hydrogen (temperature, time, and pressure) are important factors determining the amount of hydrogen stored in CNTs. From an economic point of view, low temperatures and pressures with a relatively short filling time are advisable.

Известен способ заполнения водородом УНТ, термохимически активированных обработкой в парах сульфида цинка [Патент РФ №2296046, опубл. 27.03.2007 г., бюл.9] - прототип. Способ изложен в описании изобретения, в примере, и состоит в заполнении УНТ водородом под давлением в 100 атм при температуре 25°С в течение 24 часов. Параметры такого процесса полностью соответствуют критерию экономической целесообразности. Недостатком способа является низкое содержание водорода в УНТ, не превышающее 4,1% (мас.).A known method of filling with hydrogen CNTs, thermochemically activated by treatment in pairs of zinc sulfide [RF Patent No. 2296046, publ. March 27, 2007, bull. 9] - prototype. The method is described in the description of the invention, in an example, and consists in filling the CNTs with hydrogen at a pressure of 100 atm at a temperature of 25 ° C for 24 hours. The parameters of this process fully comply with the criterion of economic feasibility. The disadvantage of this method is the low hydrogen content in the CNT, not exceeding 4.1% (wt.).

Задачей настоящего изобретения является увеличение количества водорода, запасаемого при температуре 25°С за 24 часа в углеродных нанотрубках, прошедших термохимическую активацию в парах сульфида цинка.The objective of the present invention is to increase the amount of hydrogen stored at a temperature of 25 ° C for 24 hours in carbon nanotubes that have undergone thermochemical activation in zinc sulfide vapors.

Эта задача решается в предлагаемом способе заполнения углеродных нанотрубок водородом путем проведения процесса под давлением 78-80 атм.This problem is solved in the proposed method of filling carbon nanotubes with hydrogen by carrying out the process under a pressure of 78-80 atm.

Способ позволяет запасать в УНТ от 4,9 до 5,3% (мас.) водорода. Такое количество запасенного водорода не может быть объяснено физической адсорбцией водорода, а химическое взаимодействие его с УНТ при комнатной температуре маловероятно. В условиях предлагаемого способа предположительно происходит образование водородных кластеров между слоями УНТ, прошедших термохимическую активацию в парах сульфида цинка.The method allows you to store in CNTs from 4.9 to 5.3% (wt.) Hydrogen. Such an amount of stored hydrogen cannot be explained by physical adsorption of hydrogen, and its chemical interaction with CNTs at room temperature is unlikely. Under the conditions of the proposed method, hydrogen clusters are supposedly formed between CNT layers that have undergone thermochemical activation in zinc sulfide vapors.

Параметры процесса выбраны экспериментально. При давлениях водорода ниже 78 и выше 80 атм количество водорода, запасенного в УНТ, резко падает, что подтверждается результатами, представленными в таблице.The process parameters are selected experimentally. At hydrogen pressures below 78 and above 80 atm, the amount of hydrogen stored in CNTs drops sharply, which is confirmed by the results presented in the table.

Можно полагать, что при давлениях водорода ниже 78 атм не происходит образование водородных кластеров или их содержание мало. При давлениях водорода выше 80 атм вероятно происходит быстрое разрушение кластеров из-за нарушения структуры стенок УНТ, имеющих, вследствие взаимодействия с парами сульфида цинка в процессе термохимической активации, большее содержание оборванных связей в сравнении с нанотрубками, активированными другими методами или не подвергавшимися активации.It can be assumed that at hydrogen pressures below 78 atm, the formation of hydrogen clusters does not occur or their content is small. At hydrogen pressures above 80 atm, rapid cluster destruction is likely to occur due to structural damage to the walls of CNTs, which, due to interaction with zinc sulfide vapors during thermochemical activation, have a higher content of dangling bonds in comparison with nanotubes activated by other methods or not subjected to activation.

ТаблицаTable No. Давление Н2 в процессе заполнения УНТ, атмPressure N 2 in the process of filling CNT, atm Количество Н2, запасенного в УНТ, % (мас.)The amount of N 2 stored in CNTs,% (wt.) 1.one. 30thirty 0,8±0,70.8 ± 0.7 2.2. 4040 1,1±0,71.1 ± 0.7 3.3. 50fifty 1,4±0,71.4 ± 0.7 4.four. 6060 1,9±0,71.9 ± 0.7 5.5. 7070 2,4±0,72.4 ± 0.7 6.6. 7575 3,1±0,73.1 ± 0.7 7.7. 7777 3,8±0,73.8 ± 0.7 8.8. 7878 4,9±0,74.9 ± 0.7 9.9. 7979 5,1±0,75.1 ± 0.7 10.10. 8080 5,3±0,75.3 ± 0.7 11.eleven. 8181 4,2±0,74.2 ± 0.7 12.12. 8585 3,6±0,73.6 ± 0.7 13.13. 9090 3,4±0,73.4 ± 0.7 14.fourteen. 100one hundred 3,3±0,73.3 ± 0.7

Пример 1:Example 1:

УНТ, термохимически активированные в парах сульфида цинка, заполняют водородом под давлением 78 атм, при температуре 25°С в течение 24 часов. Затем измеряют волюметрическим методом количество водорода, выделившегося из УНТ при прогреве нанотрубок до 300°С. Полученное значение принимают за количество водорода, запасенное УНТ в процессе заполнения. Вычисленное из этих данных содержание водорода, запасенного в УНТ, составляет 4,9±0,7% (мас.).CNTs, thermochemically activated in zinc sulfide vapors, are filled with hydrogen at a pressure of 78 atm, at a temperature of 25 ° C for 24 hours. Then, the amount of hydrogen released from the CNTs when the nanotubes are heated to 300 ° C is measured by volumetric method. The resulting value is taken as the amount of hydrogen stored by CNTs during the filling process. The content of hydrogen stored in CNTs calculated from these data is 4.9 ± 0.7% (wt.).

Пример 2:Example 2:

УНТ, термохимически активированные в парах сульфида цинка, заполняют водородом под давлением 79 атм, при температуре 25°С в течение 24 часов. Затем измеряют волюметрическим методом количество водорода, выделившегося из УНТ при прогреве нанотрубок до 300°С. Полученное значение принимают за количество водорода, запасенное УНТ в процессе заполнения. Вычисленное из этих данных содержание водорода, запасенного в УНТ, составляет 5,1±0,7% (мас.).CNTs, thermochemically activated in zinc sulfide vapors, are filled with hydrogen at a pressure of 79 atm, at a temperature of 25 ° C for 24 hours. Then, the amount of hydrogen released from the CNTs when the nanotubes are heated to 300 ° C is measured by volumetric method. The resulting value is taken as the amount of hydrogen stored by CNTs during the filling process. The content of hydrogen stored in CNTs calculated from these data is 5.1 ± 0.7% (wt.).

Пример 3:Example 3:

УНТ, термохимически активированные в парах сульфида цинка, заполняют водородом под давлением 80 атм, при температуре 25°С в течение 24 часов. Затем измеряют волюметрическим методом количество водорода, выделившегося из УНТ при прогреве нанотрубок до 300°С. Полученное значение принимают за количество водорода, запасенное УНТ в процессе заполнения. Вычисленное из этих данных содержание водорода, запасенного в УНТ, составляет 5,3±0,7% (мас.).CNTs thermochemically activated in zinc sulfide vapors are filled with hydrogen at a pressure of 80 atm, at a temperature of 25 ° C for 24 hours. Then, the amount of hydrogen released from the CNTs when the nanotubes are heated to 300 ° C is measured by volumetric method. The resulting value is taken as the amount of hydrogen stored by CNTs during the filling process. The content of hydrogen stored in CNTs calculated from these data is 5.3 ± 0.7% (wt.).

Claims (1)

Способ заполнения водородом углеродных нанотрубок, прошедших термохимическую активацию в парах сульфида цинка, под давлением водорода при температуре 25°С в течение 24 ч, отличающийся тем, что заполнение проводится под давлением водорода 78-80 атм. A method of filling hydrogen with carbon nanotubes that have undergone thermochemical activation in zinc sulfide vapors under a hydrogen pressure of 25 ° C for 24 hours, characterized in that the filling is carried out under a hydrogen pressure of 78-80 atm.
RU2008137820/28A 2008-09-24 2008-09-24 Method of filling carbon nanotubes with hydrogen RU2379228C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008137820/28A RU2379228C1 (en) 2008-09-24 2008-09-24 Method of filling carbon nanotubes with hydrogen

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008137820/28A RU2379228C1 (en) 2008-09-24 2008-09-24 Method of filling carbon nanotubes with hydrogen

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2379228C1 true RU2379228C1 (en) 2010-01-20

Family

ID=42120683

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008137820/28A RU2379228C1 (en) 2008-09-24 2008-09-24 Method of filling carbon nanotubes with hydrogen

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2379228C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2511218C1 (en) * 2012-10-05 2014-04-10 Закрытое акционерное общество "Нанотехнологии и инновации" Method of filling inner cavity of nanotubes with chemical substance
RU2569693C1 (en) * 2014-05-29 2015-11-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова" Method of filling nanotubes with high-melting slightly soluble compounds

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2146648C1 (en) * 1998-11-30 2000-03-20 Институт катализа им.Г.К.Борескова СО РАН Method of preparing carbon nanotubes
US6277318B1 (en) * 1999-08-18 2001-08-21 Agere Systems Guardian Corp. Method for fabrication of patterned carbon nanotube films
RU2200562C2 (en) * 1996-03-06 2003-03-20 Хайперион Каталайзис Интернэшнл, Инк. Functionalized nanotubes
RU2296046C1 (en) * 2005-10-25 2007-03-27 Институт физики твердого тела РАН Method of treatment of the carbonic nanotubes

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2200562C2 (en) * 1996-03-06 2003-03-20 Хайперион Каталайзис Интернэшнл, Инк. Functionalized nanotubes
RU2146648C1 (en) * 1998-11-30 2000-03-20 Институт катализа им.Г.К.Борескова СО РАН Method of preparing carbon nanotubes
US6277318B1 (en) * 1999-08-18 2001-08-21 Agere Systems Guardian Corp. Method for fabrication of patterned carbon nanotube films
RU2296046C1 (en) * 2005-10-25 2007-03-27 Институт физики твердого тела РАН Method of treatment of the carbonic nanotubes

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
L.Ci at all. Annealing amorphous carbon nanotubes for their application in hydrogen storage. Applied Surface Science, 2003, v.205, p.39-43. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2511218C1 (en) * 2012-10-05 2014-04-10 Закрытое акционерное общество "Нанотехнологии и инновации" Method of filling inner cavity of nanotubes with chemical substance
RU2569693C1 (en) * 2014-05-29 2015-11-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова" Method of filling nanotubes with high-melting slightly soluble compounds

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2926530C (en) A process for preparing a microporous carbon material and its use as absorption product
CN103806130B (en) A kind of preparation method of bacteria cellulose-base nanometer activated carbon fiber
Sultan et al. Quality assessment of lemon (Citrus aurantifolia, swingle) coated with self-healed multilayer films based on chitosan/carboxymethyl cellulose under cold storage conditions
KR102057134B1 (en) Method for producing carbon material using catalyst, and carbon material
RU2379228C1 (en) Method of filling carbon nanotubes with hydrogen
CN106348277A (en) Heteroatom-doped carbon material and preparation method thereof
CN112300438B (en) Gas-barrier moisture-permeable film and preparation method and application thereof
Tuna et al. Thermochemical conversion of poultry chicken feather fibers of different colors into microporous fibers
CN111841456B (en) An extremely resistant carbon nanotube hydrogel, its preparation method and application
CN109761216A (en) A general method for preparing porous carbon materials based on organic zinc salts
CN103898801A (en) Simple and high-efficiency paper deacidification method
JP6254449B2 (en) Modified cotton fiber and method for producing functional modified cotton fiber
CN103355398B (en) Preservation method for performing ultraviolet irradiation and pressure-reduction storage on strawberries
CN103313771B (en) Dehydration process that employs ionic liquid
CN106070562B (en) A kind of method for storing and keeping fresh lotus root
Dong et al. Asymmetric Janus composite films with superior humidity regulation capabilities for the efficient preservation of strawberry fruit
Liu et al. Preparation of modified atmosphere and moisture packaging membranes by blending quaternized polyether ether ketone with polyvinylidene fluoride and its application in grape packaging
Lim et al. Dual quartz crystal microbalance for hydrogen storage in carbon nanotubes
US7731931B2 (en) Storage materials for hydrogen and other small molecules
CN106589427A (en) Preparation method and application of PVDF (polyvinylidene fluoride) asymmetric gas composition regulating film
US9970130B2 (en) Carbon nanofibers with sharp tip ends and a carbon nanofibers growth method using a palladium catalyst
Sant'Ana et al. Surface properties and morphology of PET treated by plasma immersion ion implantation for food packaging
CN104803379A (en) Method for preparing three-dimensional self-assembly graphene implanted with nitrogen ions as well as application of method
CN106615079B (en) A kind of long-term preservation method of Morchella
JPWO2007066674A1 (en) Charcoal production method

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20130925