Разработка программного модуля для расчета зависимости адсорбционных свойств материалов на основе углеродных нанотрубок от их структуры

В энергетике использование водорода как источник энергии является наиболее перспективным, так как водородное топливо экологически чистое, имеет высокую плотность отдаваемой энергии, а также неисчерпаемо, при условии добычи водорода из воды.

В связи с крупномасштабным использованием водородной энергии требуется безопасная и высокоэффективная система для хранения. Это и является ключевой проблемой современности. Большинство методов для хранения имеют существенные недостатки (высокие энергозатраты на сжижение, потери водорода). Выделяют два эффективных способа хранения: в связанном состоянии в виде металлогидритов и с использованием УНТ.

Углеродные материалы, в том числе нанотрубки, достаточно легкие, имеют полую структуру, могут быть использованы в качестве контейнера для хранения, сохраняя плотность газообразного водорода. Такой материал находится на стадии изучения и процесс его моделирования особенно актуален.

Целью работы является разработка программного модуля, который позволит определять зависимость адсорбционных свойств материалов на основе углеродных нанотрубок от их структуры.

В работе рассчитываются следующие параметры:

1.         Доля УНТ с открытыми каналами

2.         Число мест на адсорбенте

3.         Количество газа, поглощенного адсорбентом

Существующие современные программные продукты, предназначенные для подобной деятельности, не являются специализированными и выполняют лишь частные задачи. В связи с этим, возникают сложности, потому что каждая программа имеет свои особенности. При переходе от одного программного продукта к другому исследователь должен переформулировать исходную постановку задачи так, чтобы она соответствовала конкретному пакету программ, что приводит к искажению данных.

Программно-вычислительный комплекс, разрабатываемый в ходе научного исследования, будет способен оценивать эффективность использования сорбционных материалов на основе УНТ, а также производить вычисления основных характеристик наноструктурированных углеродных материалов. При использовании программного модуля появится возможность автоматизировать процесс промежуточных вычислений, предоставляя конечные результат в форме таблицы. Это будет способствовать сокращению временных затрат на лабораторные эксперименты и испытания.