Modeling the process of filling carbon nanocontainers with hydrogen

Авторы

  • Николай Васильевич Егоров Санкт-Петербургский государственный университет, Российская Федерация, 199034, Санкт-Петербург, Университетская наб., 7-9 https://orcid.org/0000-0003-4721-1377
  • Александр Александрович Васильев Санкт-Петербургский государственный университет, Российская Федерация, 199034, Санкт-Петербург, Университетская наб., 7-9 https://orcid.org/0000-0003-0762-0491
  • Татьяна Анатольевна Андреева Санкт-Петербургский государственный университет, Российская Федерация, 199034, Санкт-Петербург, Университетская наб., 7-9 https://orcid.org/0000-0001-7937-3296
  • Марина Евгеньевна Бедрина Санкт-Петербургский государственный университет, Российская Федерация, 199034, Санкт-Петербург, Университетская наб., 7-9

DOI:

https://doi.org/10.21638/11701/spbu10.2022.307

Аннотация

Проблема хранения и транспортировки водорода в контейнерах на основе фуллеренов и углеродных нанотрубок актуальна для водородной энергетики. Эту проблему можно решить теоретически, используя методы квантовой химии и мощные компьютерные технологии для расчета молекул с большим числом атомов, полимеров, наноструктур и нанотрубок. Необходимо создать теоретическую модель электромагнитного поля в полости молекул фуллерена и нанотрубок, чтобы понять, как ведут себя в ней атомы и молекулы водорода или любых других веществ. Компьютерное моделирование процесса заполнения фуллеренами и нанотрубками молекул водорода проводилось методами квантовой механики DFT с помощью программы GAUSSIAN 09.

Ключевые слова:

водородная энергия, фуллерены, наноконтейнеры, квантовая механика, DFT

Скачивания

Данные скачивания пока недоступны.
 

Библиографические ссылки

Kovac A., Paranos M., Marcius D. Hydrogen in energy transition: A review. Intern. Journal of Hydrogen Energy, 2021, vol. 46, iss. 16, pp. 10016-10035.

Kuznetsov V. Stereochemistry of simple molecules inside nanotubes and fullerenes: Unusual behavior of usual systems. Molecules, 2020, vol. 25, pp. 24-37.

Tarasov В. P., Goldshleger N. F., Moravsky A. P. Hydrogen-containing carbon nanostructures: synthesis and properties. Russian Chemical Reviews, 2001, vol. 70, iss. 2, pp. 131-146.

Zuttel A., Sudan P., Mauron P., Kioyobayashi T., Emmenegger C., Schlapbach L. Hydrogen storage in carbon nanostructures. Intern. Journal of Hydrogen Energy, 2002, vol. 27, pp. 203-212.

Cao D., Wang W. Storage of hydrogen in single-walled carbon nanotube bundles with optimized parameters: effect of external surfaces. Intern. Journal of Hydrogen Energy, 2007, vol. 32, pp. 1939-1942.

Seung M.L., Kay H.A., Young H.L., Seifert G., Frauenheim T. Novel mechanism of hydrogen storage in carbon nanotubes. Journal of the Korean Physical Society, 2001, vol. 38, pp. 686-691.

Suetin M. V. Numerical study of the processes of absorption, storage and release of hydrogen by fullerenes. Mathematical modeling and boundary value problems. Proceedings of the Second All-Russian Scientific Conference, 2005, pp. 234-237.

Vehvilainen T. T., Ganchenkova M. G., Oikkonen L. E., Nieminen R. M. Hydrogen interaction with fullerenes: From C20 to graphene. Physical Review B, 2011, vol. 84, pp. 085-447.

Dolgonos G. A., Peslherbe G. H. Conventional and density-fitting local Moller —Plesset theory calculations of C-60 and its endohedral H-2@C-60 and 2H(2)@C-60 complexes. Chemical Physics Letters, 2011, vol. 513, iss. 4-6, pp. 236-240.

Cioslowski J. Endohedral chemistry: electronic structures of molecules trapped inside the C6O cage. Journal of the American Chemical Society, 1991, vol. 113, iss. 11, pp. 4139-4141.

Koch W., Holthausen M. A chemist’s guide to density functional theory. Ed. 2. Weinheim, Wiley-VCH Press, 2002, 293 p.

Koch W., Becke A. D., Parr R. G. Density functional theory of electronic structure. The Journal of Physical Chemistry, 1996, vol. 100, iss. 31, pp. 12974-12980.

Kohn W. Electronic structure of matter —wave functions and density functionals. Reviews of Modern Physics, 1999, vol. 71, iss. 5, pp. 1253-1266.

Zhao Y., Truhlar D. G. The M06 suite of density functional for main group thermochemistry, thermochemical kinetics, noncovalent interactions, excited states, and transition elements: two new functional and systematic testing of four M06-class functional and 12 other functional. Theoretical Chemistry Accounts, 2008, vol. 120, pp. 215-241.

Frisch M. J., Trucks G. W., Schlegel H. B. et al. GAUSSIAN-09, Rev. C.01. Wallingford, CT, Gaussian Inc. Press, 2010.

Koch W., Sham L. J. Self-consistend equations including exchange and correlation effects. Physical Review Journals, 1965, vol. 140, iss. 4, pp. 1133-1138.

Vasiliev A. A., Bedrina M. E., Andreeva T. A. The dependence of calculation results on the density functional theory from the means of presenting the wave function. Vestnik of Saint Petersburg University. Applied Mathematics. Computer Science. Control Processes, 2018, vol. 14, iss. 1, pp. 51-58. https://doi.org/10.21638/11701/spbu10.2018.106 (In Russian)

Andreeva T. A., Bedrina M. E., Ovsyannikov D. A. Comparative analysis of calculation methods in electron spectroscopy. Vestnik of Saint Petersburg University. Applied Mathematics. Computer Science. Control Processes, 2019, vol. 15, iss. 4, pp. 518-528. https://doi.org/10.21638/11702/spbu10.2019.408 (In Russian)

Bedrina M. E., Egorov N. V., Kuranov D. Yu., Semenov S. G. Raschet ftalocianinatov cinka na vysokoproizvoditelnom vychislitelnom komplekse [Calculation metalphthalocyaninatozinc on the high-efficiency computer complex]. Vestnik of Saint Petersburg University. Series 10. Applied Mathematics. Computer Science. Control Processes, 2011, iss. 3, pp. 13-21. (In Russian)

Raik A. V., Bedrina M. E. Modeling of water adsorption process on crystal surfaces. Vestnik of Saint Petersburg University. Series 10. Applied Mathematics. Computer Science. Control Processes, 2011, iss. 2, pp. 67-75. (In Russian)

Загрузки

Опубликован

29.09.2022

Как цитировать

Егоров, Н. В., Васильев, А. А., Андреева, Т. А., & Бедрина, М. Е. (2022). Modeling the process of filling carbon nanocontainers with hydrogen. Вестник Санкт-Петербургского университета. Прикладная математика. Информатика. Процессы управления, 18(3), 379–389. https://doi.org/10.21638/11701/spbu10.2022.307

Выпуск

Том 18 № 3 (2022)

Раздел

Информатика

Лицензия

Статьи журнала «Вестник Санкт-Петербургского университета. Прикладная математика. Информатика. Процессы управления» находятся в открытом доступе и распространяются в соответствии с условиями Лицензионного Договора с Санкт-Петербургским государственным университетом, который бесплатно предоставляет авторам неограниченное распространение и самостоятельное архивирование.

Наиболее читаемые статьи этого автора (авторов)