碳材作為儲氫材料之研究｜國立清華大學博碩士論文庫

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研究生：	陳東瑩 Dong-Ying Chen
論文名稱：	碳材作為儲氫材料之研究 The Study of Hydrogen Storage in Carbon Materials
指導教授：	呂助增 Juh-Tzeng Lue
口試委員:
學位類別：	碩士 Master
系所名稱：	電機資訊學院 - 電子工程研究所 Institute of Electronics Engineering
論文出版年：	2006
畢業學年度：	94
語文別：	中文
論文頁數：	91
中文關鍵詞：	奈米碳管、電弧放電、純化、吸附、儲氫
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儲氫材料是新能源開發的一個重要課題；然而，自90年代奈米碳管被發現後，大家對其儲氫特性就有很深的期待，並激起了眾多實驗和理論工作者的極大研究熱情。
本論文也以此為出發點，自行成長、純化奈米碳管，再加以量測儲氫容量，並添購了高純度的單壁奈米碳管和近期的當紅碳材－竹碳、長備碳加以比較。接著嘗試以各種處理程序來提昇各碳材的儲氫容量並加以探討。
本論文總共分為五章：第一章主要是描述儲氫研究的目的與展望；第二章主要是介紹奈米碳管與其儲氫相關的文獻回顧；第三章主要介紹實驗儀器與實驗流程；第四章為實驗的結果與討論；第五章是最後的總結與未來可致力的方向。

摘要
致謝
目錄
第一章    前言............................................1
第二章    文獻回顧........................................5
    2.1 碳元素............................................5
    2.2 奈米碳管簡介......................................6
    2.3 奈米碳管種類......................................7
    2.4 奈米碳管的生長機制...............................11
    2.5 奈米碳管的製備方法...............................12
    2.6 奈米碳管的純化...................................16
        2.6.1 物理法純化奈米碳管.........................18
        2.6.2 化學法純化奈米碳管.........................19
    2.7 吸附理論.........................................20
    2.8 奈米碳管儲氫理論.................................23
        2.8.1 氫.........................................23
        2.8.2 氫能源.....................................23
        2.8.3 奈米碳管儲氫量估算.........................26
              2.8.3.1 簡單的幾何學估算...................27
              2.8.3.2 密度泛函法.........................29
              2.8.3.3 計算機模擬.........................31
    2.9 儲氫材料的比較...................................33
第三章    實驗方法.......................................37
    3.1 實驗儀器.........................................37
        3.1.1 熱阻絲加熱蒸鍍系統(Thermal evaporator).....37
        3.1.2 掃描式電子顯微鏡...........................38
        3.1.3 電弧放電系統(arc-discharge)................41
        3.1.4 微波電漿化學氣相沉積系統(MPECVD)...........42
        3.1.5 Sieverts-type儲氫量測系統(體積法量測)......45
    3.2 實驗步驟與過程...................................49
        3.2.1 實驗流程...................................49
        3.2.2 實驗步驟...................................50
              3.2.2.1 成長奈米碳管.......................50
              3.2.2.2 純化奈米碳管.......................51
              3.2.2.3 儲氫容量量測.......................52
    3.3 實驗用到的其他碳材之簡介.........................53
第四章    實驗結果與討論.................................60
    4.1 儲氫碳材－奈米碳管...............................60
        4.1.1 成長.......................................60
        4.1.2 純化.......................................62
        4.1.3 儲氫量測...................................64
    4.2 儲氫碳材－竹碳、備長碳...........................67
        4.2.1 未處理前之量測.............................67
        4.2.2 酸洗的影響.................................70
        4.2.3 鹼洗的影響.................................72
    4.3 儲氫碳材－竹碳上成長奈米碳管.....................77
        4.3.1 竹碳上成長奈米碳管.........................77
        4.3.2 儲氫量測...................................81
第五章    總結與未來方向.................................84
附錄（內插法）...........................................90

                                

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