Физическая адсорбция водорода на чистых и легированных литием углеродных нанотрубках: ab initio моделирование

Для оценки влияния на адсорбцию водорода таких факторов, как кривизна поверхности и присутствие атомов примеси, в данной работе рассматривалась адсорбция молекул H2 на внутренней и внешней поверхностях чистых и легированных литием углеродных нанотрубок разного радиуса. Численные эксперименты проводились в пакете SIESTA в двух приближениях для обменно-корреляционного потенциала: GGA и LDA. Моделирование адсорбции водорода на поверхности чистых нанотрубок показало, что только при внутренней адсорбции водорода в УНТ (5,5) энергии связи попадают в диапазон 300-400 мэВ/(молекулу Н2), обеспечивающий эффективность циклов сорбции/десорбции газа, но это соответствует слишком малым массовым долям Н2 - до 1,6 %. Легирование литием позволяет увеличить энергию адсорбции молекулы водорода на 30-100 мэВ, при этом энергия внешней адсорбции возрастает в 2-3 раза. Однако требуемый интервал энергий может быть достигнут только при внутренней адсорбции на достаточно тонких трубках (5,5) и (7,7).