Экспериментальная оценка полной водородоемкости фуллерита C₆₀

Abstract

Фуллерен является четвертой аллотропной формой углерода. Такие его свойства, как объемная, весовая и электрохимическая емкости превосходят многие аналогичные свойства металлогидридов и углеводородов. Решение вопроса реверсивного гидрирования каждого атома углерода в каркасе фуллереновой молекулы позволит создать хранилище водорода с емкостью до 7,7 мас.% H. В настоящей работе оценена полная водородоемкость фуллерита С₆₀. Экспериментально получены гидрофуллерены с различным содержанием водорода. Определен оптимальный режим гидрирования С₆₀, приводящий к полному гидрированию фуллереновой молекулы С₆₀. Образование гидрированной фуллереновой молекулы С₆₀Н₆₀ имеет следующую последовательность: растворение молекулярного водорода в окта- порах ГЦК-решетки фуллерита, диссоциация молекул при переходе водорода в тетрапустоты, взаимодействие атома водорода с молекулой фуллерена. Продемонстрировано, что процесс хемосорбции водорода молекулой С₆₀ после концентрации водорода, отвечающей С₆₀Н₃₆, лимитируется диффузионными процессами в фуллерите. Анализ показал, что процесс второй стадии хемосорбции подчиняется модели сжимающейся оболочки. Предложена модель взаимодействия H₂ c фуллеритом C₆₀, а также механизм определения степени гидрирования молекулы С₆₀.