Methaan-koolstof nanobuisjes voor schone energie en geavanceerde materialen

Anonim

Arthur Sloan
Rice University

Arthur Sloan

Dit voorstel is gericht op het verbeteren van groeiprocessen voor koolstofnanobuisjes (CNT's) als technologie voor lichtgewicht CNT garen geleiders en op CNT gebaseerde composieten. Het primaire doel ervan is het verbeteren van het begrip van de dynamiek van CNT-groei via de floating-catalyst chemische dampdepositie (FCCVD) -werkwijze. Dit zal dienen als een middel om de procesefficiëntie en de kwaliteit van geproduceerde CNT's te verbeteren. Specifiek zijn verbeteringen aan de CNT-aspectverhouding (lengte / diameter) en kristalliniteit gewenst. Het secundaire doel ervan is om het gebruik van het FCCVD-proces te onderzoeken voor de gelijktijdige productie van CNT's en waterstof uit methaan. Dit zou een schaalbaar alternatief kunnen zijn voor het reformeren van stoom-methaan voor de productie van waterstof voor gebruik als raketdrijfgas.

Het verbeteren van de kwaliteit van de beschikbare CNT is een belangrijke stap in het realiseren van de mijlpalen van het vastgoed in TA10.2.3.1 en TA10.1.1.1. De eigenschappen van deze en andere macroschaaltoepassingen van CNT's zijn gebaseerd op de kwaliteit van de CNT's die worden gebruikt in hun productie. De huidige CNT-productiemethoden blijven vanuit technisch oogpunt slecht gekarakteriseerd. Dit heeft geresulteerd in een onvermogen om

commercieel CNT's produceren waarmee macroscale toepassingen een aanzienlijk deel van de eigenschappen van afzonderlijke CNT's kunnen bereiken. Het FCCVD-proces is een van de meest veelbelovende methoden om CNT's te laten groeien op een manier die geschikt is voor industriële productie, maar er zijn meer onderzoeken nodig naar interne processen zoals reactiekinetiek en warmte- en massatransportverschijnselen. Het FCCVD-proces kan worden uitgevoerd met een verscheidenheid aan koolwaterstofgrondstoffen, waaronder methaan. Het resultaat is vaste koolstof in de vorm van CNT's en waterstofgas, dat gemakkelijk kan worden verzameld en als brandstof kan worden gebruikt. Deze waterstof is tot voor kort grotendeels genegeerd als bijproduct van de reactie. Het creëren van een proces dat is geoptimaliseerd voor de gelijktijdige productie van CNT's en waterstof zal voortbouwen op en verder gaan dan de studies die worden voorgesteld bij het nastreven van het primaire doel.

Een verscheidenheid aan technieken zal worden gebruikt om interne processen van FCCVD en hun effect op de geproduceerde CNT's te bestuderen. De hoge temperaturen die worden gebruikt in FCCVD zullen een combinatie van in situ-conditiemetingen en monsterverzameling, model-experimentele systemen en eindige elementenmodellering vereisen om een ​​holistisch begrip van de procesinternals te bouwen. Geproduceerde CNT's zullen worden gekarakteriseerd met behulp van de spectroscopische, microscopische en thermogravimetrische technieken die gebruikelijk zijn in de studie van CNT's. Deze omvatten Raman-spectroscopie, transmissie-elektronenmicroscopie en thermogravimetrische analyse.

Terug naar NSTRF 2018

menu
menu