1

آلي -ساختارهاي فلزيجذب مقايسه اي گاز متان بر روي جاذب هاي كربن فعال و )MOF:(

مختلف بررسي اثر معادالت حالت

1، اكبر شاهسوند2، مهدي نيك نام شاهرك∗1مرتضي نيك نام شاهرك مشهد- دانشگاه فردوسي مشهد- دانشكده مهندسي-گروه مهندسي شيمي .1

قوچان-مجتمع آموزش عالي فني و مهندسي قوچان -گروه مهندسي شيمي .2

:چكيدهدر اين مقاله، ابتدا به منظور . جذب سطحي گاز متان جهت استفاده در خودروها يكي از مهمترين كاربردهاي فرايند جذب سطحي محسوب مي گردد

ساختارهاي كربن فعال و مرسوم جاذب هاي صنعتي دو نوع از بين هاي مختلف در دماجذب متان، مقايسه اي آزمايشگاهي براييافتن جاذبي مناسب . سپس تاثير سه نوع معادله حالت در پيش بيني نمودارهاي ايزوترم در هر يك از جاذب ها مورد مطالعه قرار گرفت. انجام گرديد) MOF(آلي -فلزي

همچنين . مي باشددر جذب متان در دماهاي مختلف Z1200داراي ظرفيت بيشتري نسبت به نتايج آزمايشات نشان داد جاذب صنعتي كربن فعال داراي جواب هاي ) بار 15(متوسط تنها تا فشارهاي ) پيش بيني ايزوترم(جهت محاسبه ميزان جذب استفاده از معادله حالت نسبتا ساده وان در والس

كوانگ –ردليش –يا ساو دقيق تري نظير پنگ رابينسون و لزوما بايد از معادالت حالت) بار 35تا 15(قابل قبولي مي باشد و در محدوده فشارهاي باال .استفاده نمود

، كربن فعال )MOF(آلي -ساختارهاي فلزيجذب سطحي، متان، معادله حالت، : كلمات كليدي

Mortezaniknamsh@gmail.com :عهده دار مكاتبات ∗

2

مقدمه. 1كشورهاي صنعتي و نياز شديد به انرژي، اغلب كشورها به داليل مختلفـي از جملـه با رشد روز افزون صنايع در دنيا به ويژه در

سـاير فراواني نسبي گاز طبيعي، توليد آالينده هاي كمتر نسبت به بنزين و گازوئيل و همچنين قيمت پايين تر گاز نسـبت بـه براين ضـرورت دسترسـي هـر چـه بيشـتر، بنـا . سوختهاي فسيلي، در صدد جايگزيني گاز طبيعي با اين منابع انرژي بر آمدنـد

.سريعتر و آسانتر به اين منبع انرژي باعث ايجاد و گسترش روش هاي مختلف ذخيره سازي و انتقال گاز طبيعي گرديده اسـت روشـي پـر دمـاي عمليـاتي آن عمـال پايين بودن به علت LNG1 در ميان روش هاي انتقال و ذخيره سازي گاز طبيعي، روش

هاي ذخيره سازي گاز طبيعي در خودروها بشمار مي آيد، نياز روش يكي از پركاربردترين كه 2CNGدر روش . دباشهزينه ميو همچنين ايمني مخازني كه وظيفه نگهداري اين گاز را برعهده دارند باعث باال رفتن هزينه هـاي ) بار 200حدود(فشار باال به

گـاز از يا استفاده از جاذب ها براي ذخيره سازي و انتقال ANG(3(شده گاز طبيعي جذب. مي شود سرمايه گذاري و عملياتي .استآغاز گرديده مطالعات زيادي در مورد استفاده از اين روش ميالدي 90دهه است كه از روش هاي امكان پذير ديگري

و متانگاز دو سازي ذخيره به مربوط ،گازها سازي ذخيره بحث در سطحي جذب هاي فرايند مهم ازكاربردهاي يكي در حالت كلي استفاده از گاز طبيعي به عنوان سوخت براي .مي باشد نقليه انواع وسايل در استفاده به منظور هيدروژن

.]1[دمزاياي زير را دارا مي باش) بنزين و گازوئيل ( خودروها نسبت به سوخت هاي مايع در صد 99به ميزان ) Co(توليد كمتر گاز مونو اكسيد كربن . 1 درصد 30به ميزان ) NOx(توليد كمتر ناكس ها . 2 درصد 96به ميزان ) مثل بنزن(توليد كمتر هيدروكربنها . 3 برابر 5/1افزايش عمر مفيد استفاده از خودرو به ميزان . 4 برابر 2افزايش زمان تعويض روغن موتور خودرو تا . 5 .سي بلد 9كاهش نويز يا صداي موتور خودرو در حدود . 6

در ذخيره سازي گاز طبيعي به طور قابل توجهي وابسته به خصوصيات جاذب مورد استفاده ANGموفقيت آميز بودن روش يكي از مهمترين ويژگي هاي يك جاذب مناسب جهت ذخيره سازي گاز طبيعي، عالوه بر داشتن خواص انتقالي .در آن دارد

معموال در يك جاذب مناسب، بايد حدود به طوري كه مناسب جرمي و حرارتي، ميزان ميكرو حفرات موجود در آن مي باشددرصد آن به جسم جامد اختصاص 40مزوحفرات و درصد حجمي آن به ماكرو و 10درصد حجمي آن به ميكروحفرات، 50

.]2[داشته باشدبه عنوان سوخت براي (، ميزان مطلوب ذخيره سازي گاز طبيعي در يك جاذب4)DOE(بر طبق گزارش سازمان انرژي آمريكا

زاي حجم واحد حجم گاز جذب شده به ا( V/V 150بار، برابر 35كلوين و فشار 298در شرايط دمايي )استفاده در خودروهابه دليل سهولت و تنوع روش )AC(كربن فعال .]3[افزايش يافته است V/V 180مي باشد كه اين ميزان اكنون به ) جاذب

هاي ساخت، سطح آزاد باال، مقاومت حرارتي باال و همچنين ساختار ميكرو متخلخل، يكي از پر كاربردترين جاذب هاي مورد ان بر روي كربن براي جذب گاز مت V/V 145و V/V 163 مقادير جذببه عنوان مثال .استفاده در اين روش بشمار مي آيد

.كه اين مطلب نشان دهنده توانايي كربن فعال در جذب و ذخيره سازي گاز متان است ]5،4[ كر شده استذدر مراجع فعال

1-Liquid Natural Gas 2-Compressed Natural Gas 3-Adsorbed Natural Gas 4- Department of Energy

قابل حدودد نظر اين

V/V 230 ره يذخ در

PCN نشانبن فعال و

بررسي نيز دو معادله

در .ه است

موجود ليفرم كلي .

RTPv

=−

شكل زير

5-Metal O 6-Covala 1-Van De

تا حتوانسته اند مور ي از ميزان

Vازي گاز متان

V/V 187ب N-14جاذب ي

مونه جاذب كربنيذب گاز متان

و همچنين ادهسه انتخاب شده

حجم مولدر آن .ر برده مي شود

2

T ab v−

−

به bو aوابت

Organic Framant Organic Frer Waals

ت نيز 2COFو 1سازي گاز طبيعيميزان ذخيره سا

با ميزان جذب تفضايي مولكولي

بر روي دو نمف بيني ميزان جذ

ساي از معادالت مقايس براي شند

]3[

ددالتي است كه يع و گاز به كار

ي سيستم و ثو

meworkramework

1MOFام هاي ميزان ذخيره س

م PCN-14نامC است توانسته

فساختار 1كلر دماهاي مختلفختلف در پيشس بعنوان يكيشوي تري مي با

[ PCN- 14ب

ن دسته از معادل بين دو فاز ما

در فشار و دماي

3

ي نو ظهور به نابرخي موارد در

با ن MOFي ازCOF -102نوع

در شكهمچنينن جذب متان در

حالت مخ معادلهعادله وان در والسمبناي تئوري قو

.يده است

تار مولكولي جاذب

يشنهاد شد از آن در بحث تعادل

د جم مولي مايع

يد از جاذب هاي نزديك شده و

ل، در نوع خاصيننيز COF روه

ه .]3[شان دهدر مقايسه ميزان

سه نوعتاثير امع، لت مختلف

نگ كه داراي مگرديحالت دله

تصوير ساخت. 1 ل

وان در والس پيي باشد و بيشتر

.]6[مي شود

حج vسيستم،

ل، دو گونه جدين انرژي آمريكا

به عنوان مثال .تگر يهان جاذب

ي از خود نشموفقعالوه برپيش رو

تا عي شده استين معادالت حا

كوان -ردليش –اين سه معاي بر

شكل

3 توسط و 1873 درجه سوم مي

هده ممشا 1طه

دماي س Tستم،

جاذب كربن فعالستاندارد سازمان فراتر رفته است

نياز ب .ده استم عملكرد متاندر مقاله پ .ست

سعي، Z1200ل اين منظور از بي–ينسون و ساو

مختصر مرورري

3ه وان در والس

كه كه در سالاز با دما و فشار

در والس در رابط

1 ،P فشار سيس[ .

به غير از جبه ا توجهينيز سازمان

گزارش شدمگاز يساز

داده شده اسMOF مدلبراي .شود

رابي –پنگ بطور مادامه

معادله. 1- 1

اين معادلهدر ارتباط بامعادله وان

)1(

1در رابطه 6[مي باشد

4

2 227 ;64 8

c c

c c

R T RTa bP P

= =

bو aثوابت .ثابت عمومي گازها مي باشد Rبه ترتيب دماي بحراني و فشار بحراني ماده مورد نظر و Pcو Tcدر ثوابت فوق نيز .]7[ازه مولكولها مي باشدددر معادله حالت مذكور به ترتيب نشانگر نيروي جاذبه بين مولكولي و ان

1رابينسون –معادله پنگ . 2- 1اين معادله كه تا حدود زيادي مشابه . آلبرتا كانادا پيشنهاد شددانشگاه توسط پنگ و رابينسون در 1976اين معادله در سال بحث تعيين در ،عالوه بر كاربرد گسترده در محاسبه خواص گاز طبيعيكوانگ مي باشد –ردليش –معادله حالت ساو

.]7[نشان داده شده است 2شكل كلي اين معاده در رابطه . دانسيته مايعات خصوصا مايعات غير قطبي به كار گرفته مي شود

)2( ( ) ( )

RT aPv b v v b b v b

= −− + + −

.از روابط زير حاصل مي شوند bو aثوابت . حجم مولي مايع مي باشد vبه ترتيب دما و فشار سيستم و Pو Tدر اين رابطه،

2 2

2

2

0.45724

1 1

0.37464 1.5422 0.26992

0.07779

c

c

c

c

c

R TaP

TT

RTbP

α

α κ

κ ω ω

=

⎡ ⎤⎛ ⎞= + −⎜ ⎟⎢ ⎥⎝ ⎠⎣ ⎦

= + −

=

ثابت عمومي گازها Rضريب بي مركزي و ωبه ترتيب دماي بحراني و فشار بحراني ماده مورد نظر، Pcو Tcدر ثوابت فوق نيز .مي باشد

2كوانگ –ردليش –معادله ساو . 3- 1در .كوانگ، توانست فرم جديدي از معادله حالت را پيش بيني كند –ساو با ايجاد تغييري در معادله ردليش 1972در سال

فرم كلي اين معادله حالت در .تعريف شد كه تابعيت دما و ضريب بي مركزي يك جزء را داشت αبه نام اين معادله ضريبي . ]7[مشاهده مي گردد 3رابطه

)3( ( )RT aP

v b v v b= −

− +

.از روابط زير حاصل مي شوند bو a ثوابت. حجم مولي مايع مي باشد vبه ترتيب دما و فشار سيستم و Pو Tدر اين رابطه،

1-Peng-Robinson 2-Soave-Redlich-Kwong

5

2 2

2

2

0.42748

1 1

0.48 1.57 0.176

0.08664

c

c

c

c

c

R TaP

TT

RTbP

α

α κ

κ ω ω

=

⎡ ⎤⎛ ⎞= + −⎜ ⎟⎢ ⎥⎝ ⎠⎣ ⎦

= + −

=

آزمايشات . 2مورد هدف اصلي اين MOFهمان گونه كه در بخش قبل اشاره شد جذب متان بر روي دو نمونه جاذب كربن فعال شده و

شركت تهيه شده از C8H12N4Znبا فرمول عمومي Basolite(Z1200) از نوع مورد استفاده MOFجاذب .مقاله مي باشدSIGMA - ALDRICH تهيه شده از پااليشگاه گازي شهيد هاشمي نژاد و نمونه كربن فعال نيز يك نمونه صنعتي مي باشد

.دو نمونه جاذب گزارش شده است خواص فيزيكي 2و 1در جداول .سرخس مي باشد

MOF(z1200)نمونه اي از خواص فيزيكي جاذب . 1 جدول

m2/g 1875 )النگموير(حفرات سطح جانبي cc/g 679/0 حجم كل حفرات

cc/g 637/0 حجم ميكرو حفرات در جاذب Å 2/21 قطر متوسط حفرات

g/cc 35/0 دانسيته بالك g/cc 99/0 دانسيته واقعي

نمونه اي از خواص فيزيكي كربن فعال شده. 2 جدول

m2/g 3097 )النگموير(سطح جانبي حفرات cc/g 1004 حفرات حجم كل

cc/g 6169/0 حجم ميكرو حفرات در جاذب Å 92/13 قطر متوسط حفرات

g/cc 472/0 دانسيته بالك g/cc 15/1 دانسيته واقعي

روش انجام آزمايش. 1- 2

تقسيم مي حجم سنجيو روش وزن سنجيبه دو به طور كلي روش هاي اندازه گيري ميزان گاز جذب شده در جاذب هاهم چنين پس از جذب گاز در . ابتدا با استفاده از يك ترازوي بسيار دقيق وزن جاذب اندازه گرفته مي شوددر روش اول . گردد

6

با استفاده از تفاوت ميزان جرم جاذب در به اين ترتيب. فشار و دماي مورد نظر نيز وزن جاذب به دقت اندازه گيري مي شودبراي انجام هر اما در روش دوم كه نسبتا پيچيده تر مي باشد . ]4[اسبه مي شودمقدار گاز جذب شده مح دو مرحله مذكور

نماي كلي اين فرايند 3در شكل شماره . آزمايش و محاسبه ميزان جذب در هر دما و فشار مراحلي به شرح ذيل انجام مي شود .الزم به ذكر است تمامي آزمايشات انجام شده در اين مقاله بر اساس روش حجم سنجي بوده است .نشان داده شده استنيز

كليه اتصاالت شامل درب مخزن جذب، ورودي لوله گاز اذب در تانك جذب قرار داده شده و وزن مشخصي از ج) 1متان از طرف مخزن ذخيره و محل اتصال سنسورهاي فشار و دما را به خوبي آب بندي نموده تا مطمئن شويم هيچ گونه

.نشتي گاز از تانك وجود ندارداي تانك ذخيره به همراه جاذب هاي درون آن را براي مدت زماني معين تحت حرارت و خالء قرار داده تا تمامي ناخالصي ه) 2

و مدت زمان آن براي هر جاذب دهي الزم به ذكر است ميزان حرارت .احتمالي جذب شده از قبل، از آن خارج گردددرجه سلسيوس به 215كربن فعال در دماي حدودا گرم 23/7به عنوان مثال در اين سري از آزمايشات .متفاوت است

براي ساعت 6درجه سلسيوس و به مدت 185متوسط در دمايگرم 15/5به ميزان MOFنمونه از ساعت و 7مدت نكته قابل توجه اينكه دماي مورد نياز براي حرارت دادن بطور تقريبي از نمودارهاي .استفاده گرديدگرمايش همراه با خالء

TGA 1قابل استخراج مي باشد. از جاذب، بايد منتظر شد تا دماي تانك جـذب مجـددا ي احتمالي موجودبعد از اطمينان كامل از خارج شدن ناخالصي ها) 3

الزم بذكر است به راحتي و با اسـتفاده از . حال جاذب آماده جذب متان در دما و فشارهاي مورد نظر مي باشد. پايين بيايد .حمام آب مي توان در هر دماي آزمايشات را انجام داد

. ، ذخيره سازي مي شـود )Dozer( ز در فشار معين در تانك ذخيرهتوسط رگالتور متان متصل شده به خروجي كپسول، گا) 4دما و فشـار تانـك ذخيـره نيـز بايـد ثبـت . (كه در اين حالت بايد تمامي شيرهاي اتصال دهنده بسته باشند مشخص است

)گرددرا باز نموده تا گاز متان ذخيره شده در تانك ذخيره به سمت تانك جذب حركـت موجود بر روي لوله هابه آرامي شيرهاي ) 5

. حال تا برقراري حالت تعادل صبر مي كنيم نمايدي هـر دو تانـك را بعد از حصول اطمينان از برقراي تعادل فشار بين دو مخزن و تغييـر نكـردن فشـار تانكهـا، فشـار و دمـا ) 6

. بار بايد ادامه يابد 40دن به فشار حدودا اين كار تا رسي يادداشت نموده ورا تكرار مي كنـيم تـا جـاذب 2بعد از اينكه در يك دماي مشخص اندازه گيري در فشارهاي مختلف صورت گرفت، مرحله ) 7

.آماده جذب در دماي بعدي شودرد دقت رسم منحني هاي ايزوتـرم نكته مهم و قابل توجه اينكه، به هر ميزان تكرار آزمايشات در فشارهاي بيشتري صورت پذي

حدودا ده يـا يـازده مرحلـه آزمـايش در يـك دمـاي معـين و بـين اتبه همين خاطر در اين آزمايش. نيز افزايش خواهد يافت .بار انجام شده است 45تا 1فشارهاي

قبل و بعـد از (نجام آزمايشات عد از انجام آزمايشات مطابق دستورالعمل فوق و ثبت دما و فشار هر دو مخزن در هر مرحله از اببا 5در ضمن مطابق رابطه . ميزان جذب متان را در هر دما و فشار معين محاسبه نمود 4مي توان با استفاده از فرمول ) تعادل

ادلـه ها و لوله و اتصاالت ارتباط دهنده بين دو تانك، مي توان با استفاده از يك معتوجه به معلوم بودن دما، فشار و حجم تانكدر بخش بعدي مورد بررسـي انتخاب يك معادله حالتگاز در هر مرحله را محاسبه نمود كه اثر هاي حالت مناسب، تعداد مول

.قرار خواهد گرفت

1 Thermal gravimetric analysis

7

)4( i f f

Ads doser doser Tn n n n= − −

niباشد، تعداد مول هاي جذب شده گاز متان در جاذب در يك دما و فشار معين مي nAdsدر اين معادله doser هـاي تعداد مـول

nfاوليه گاز متان موجود در مخزن ذخيره، doser تعداد مول هاي نهايي گاز متان موجود در مخزن ذخيـره وnf

T تعـداد مولهـاي .در هنگام تعادل استو فضاي خالي اتصاالت بين دو مخزن تانك جذب فضاي خالي موجود گاز متان در

)5( PV znRT=

ضـريب تـراكم پـذيري zفشار گاز درون مخزن جذب، Pحجم گاز ، Vثابت عمومي گازها، Rدماي تعادلي، Tدر اين معادله قبل معرفـي در اين رابطه ضريب تراكم پذيري گاز از معادالتي كه در بخش . باشدتعداد مول هاي موجود گاز مي nگاز متان و

.قابل محاسبه مي باشد شد

نمايي از دستگاه روش حجم سنجي. 3شكل

ج نتاي. 3

سـه معادلـه حالـت وان در بررسي و مقايسه اين مقالهف اصلي از ارائه اهديكي از اقبل اشاره شد بخش هاي همان گونه كه در بـه عنـوان اصـلي تـرين جـزء گـاز كوانگ در بحث تعيين ميزان جذب گاز متـان –ردليش –رابينسون و ساو –والس ، پنگ

لـذا ابتـدا مقايسـه اي آزمايشـگاهي بـر روي ميـزان .مي باشد MOFطبيعي در دو نمونه از جاذب هاي صنعتي كربن فعال و .مي شودخيره سازي متان در دو جاذب مذكور انجام شده و سپس اثر معادالت حالت بر ميزان جذب بررسي ذ

8

MOF نمونه مقايسه عملكرد جذب متان بر روي جاذب كربن فعال و. 1- 3 50و 30در دو دماي Z1200در اين بخش به بررسي آزمايشگاهي ميزان ذخيره سازي متان توسط دو جاذب كربن فعال و

بطور همزمان ميزان جذب متان در دو جاذب مذكور را به ترتيب در دماهاي 5و 4شكل . درجه سلسيوس پرداخته خواهد شد°C 30 و°C 50 نشان مي دهد .

نوع ميزان ظرفيت كربن فعال در جذب متان اندكي بيشتر از نشان داده شده است نيز به وضوح 5 و4ل اشكاهمان گونه كه در MOF لذا با توجه به هزينه باال و همچنين فرايند پيچيده تر سنتز .آن مي باشدZ1200 نسبت به كربن فعال، اين نوع جاذبMOF البته بايد به اين نكته نيز اشاره شود كه هر دو جاذب مذكور فاصله قابل توجهي با .براي جذب متان مناسب نمي باشد

.دارند DOEميزان استاندارد تاثير معادالت حالت مختلف بر ايزوترم جذب متان. 3-2

اكنون .رسم منحني هاي ايزوترم نياز به محاسبه ضريب تراكم پذيري گاز متان مي باشد برايديده شد كه در بخش هاي قبل كوانگ –ردليش –رابينسون و ساو –وان در والس ، پنگ به بررسي تاثير سه معادله حالت 9تا 6به كمك شكل هاي

كه هر كدام مربوط به يكي از معادالت حالت شده استدر تمامي اشكال مذكور سه نوع ايزوترم نشان داده .پرداخته مي شوددرجه سانتي گراد بر روي 50و 30به ترتيب نشانگر جذب گاز متان در دماي 7و 6شكل هاي شماره . معرفي شده مي باشند

درجه سانتي گراد بر روي نمونه 50و 30به ترتيب نشانگر جذب گاز متان در دماي 9و 8و شكل هاي شماره MOFنمونه .ربن فعال مي باشدك

در فشارهاي پايين ايزوترمي كه هر سه معادله حالت در نظر گرفته شود، مالحظه مي شود 6اگر به عنوان نمونه شكل شماره اما با . پيش بيني مي كنند كامال بر هم منطبق مي باشد يا به عبارت ديگر تفاوتي در ميزان جذب گاز متان مشاهده نمي شود

معادله وان در والس بيشتر شده و ميزان جذب گاز متان را نسبت به يخطابه تدريج ) بار 15(هاي متوسط عبور از مرز فشار –رابينسون و ساو –در مورد دو معادله پنگ .كوانگ بيشتر نمايش مي دهد –ردليش –رابينسون و ساو –معادالت پنگ

شده پيش بيني باال كامال بر يكديگر منطبق بوده و ميزان مالحظه مي شود تا فشار هاي همانگونه كه كوانگ نيز –ردليش و هم چنين بر روي جاذب كربن فعال 9تا 7مي توان در اشكال مطا لب فوق را. كامال يكسان مي باشداين دو معادله جذب

.دله حالت پنگ رابينسون رسم گرديده اندبا استفاده از معا 5و 4الزم به ذكر است نمودارهاي .نيز مشاهده نمود

9

درجه سلسيوس 30در دماي Z1200مقايسه جذب متان بر روي جاذب كربن فعال و . 4شكل

درجه سلسيوس 50در دماي Z1200مقايسه جذب متان بر روي جاذب كربن فعال و . 5شكل

0 10 20 30 400

10

20

30

40

P(bar)

Am

ount

Ads

orbe

d(C

C(S

TP)/C

CT=30°C

Activated CarbonBasolite(Z1200)

0 5 10 15 20 25 30 35 40 450

5

10

15

20

25

30

35

40

P(bar)

Am

ount

Ads

orbe

d(C

C(S

TP)/C

C

T=50°C

Activated CarbonBasolite(Z1200)

10

Basolite (Z1200)بر روي جاذب c°30ايزوترم جذب گاز متان در دماي .6شكل

Basolite (Z1200)بر روي جاذب c°50ايزوترم جذب گاز متان در دماي . 7شكل

11

بر روي جاذب كربن فعال c°30ايزوترم جذب گاز متان در دماي . 8شكل

بر روي جاذب كربن فعال c°50ايزوترم جذب گاز متان در دماي . 9شكل

12

MOFمريكا بر روي جاذب كربن فعال و نمونه ابررسي استاندارد سازمان انرژي . 3- 3جديدي كه با استفاده از فرايند جذب سطحي صورت مي گيرد ذخيره سازي زمينه هايدر بخش هاي قبل اشاره شد كه يكي از

مطابق با استاندارد سازمان انرژي آمريكا ميزان همچنين اشاره شد كه . گاز طبيعي به عنوان سوخت براي خودروها مي باشدكلوين و 298رايط دمايي در ش) به عنوان سوخت براي استفاده در خودروها( مطلوب ذخيره سازي گاز طبيعي در يك جاذب

مي باشد كه اين ميزان اكنون ) به ازاي حجم واحد جاذبدر شرايط استاندارد حجم گاز جذب شده ( V/V 150بار، برابر 35فشار براي بررسي توانايي دو جاذب به كار رفته در اين آزمايش براي ذخيره سازي گاز متان، مي . ]3[افزايش يافته است V/V 180به مطابق با شكل . مورد بررسي قرار گيرد) 4شكل هاي شماره ( c°30ت ايزوترم هاي رسم شده براي جذب اين گاز در دماي بايس

V/V 32برابر Basolite (Z1200)بار بر روي جاذب 35درجه سانتي گراد و فشار 30ميزان جذب گاز متان در دماي 4شماره مالحظه مي شود كه اين ميزان جذب براي گاز متان بر روي اين جاذب با استاندارد سازمان انرژي آمريكا بسيار فاصله . مي باشد

اين همچنين با توجه به . داشته و با توجه به هزينه زياد اين جاذب، گزينه خوبي براي كاربرد در بحث سوخت خودروها نمي باشدمي V/V 35بار بر روي نمونه كربن فعال، در حدود 35درجه سانتي گراد و فشار 30تان در دماي ميزان جذب گاز م نموداربا استاندارد سازمان انرژي آمريكا در بحث ذخيره سازي گاز طبيعي MOFبنابراين اين نمونه از كربن فعال هم مانند نمونه . باشد

.مي باشد ANGخازن بسيار فاصله داشته و گزينه نامناسبي براي كاربرد در م بحث و نتيجه گيري. 4

جهـت ذخيـره MOFدر اين مقاله دو نوع از جاذب هاي صنعتي مرسوم از خانواده كربن فعال و همچنين جاذب هاي نوظهور درجه سانتيگراد بر روي هر دو جـاذب مقايسـه گرديـد 50ميزان جذب متان در دو دماي محيط و . سازي متان انتخاب گرديد

اما هيچ يك از دو جاذب مـذكور نـه تنهـا نتوانسـتند بـه ). 5و 4شكل هاي (ايج حاكي از ظرفيت بيشتر كربن فعال دارد كه نتدر انتها نيز اثر سه نوع معادله حالـت وان در . دست يابند بلكه با آن فاصله چشم گيري نيز داشتند DOEميزان جذب مد نظر

نتايج حاصله نشان داد . انگ در پيش بيني مقدار جذب مورد مطالعه قرار گرفتكو –ردليش –رابينسون و ساو –والس ، پنگ بار داراي جـواب قابـل قبـولي بـوده حـال آنكـه دو معادلـه ديگـر در 15كه معادله ساده وان در والس تنها تا فشارهاي حدود

.قابل كاربرد مي باشند) بار 45حدود (محدوده فشارهاي پايين تا باال قدردانيتشكر و . 5

.ابراز مي دارند MOFنويسندگان مقاله تشكر صميمانه خود را از جناب آقاي مهندس نادر اميري بابت تهيه نمونه مراجع. 6

1. L.L. Vasiliev, L.E. Kanonchik, D.A. Mishkinis, M.I. Rabetsky , Adsorbed natural gas storage and transportation vessels , Int. J. Therm. Sci. 39 (2000) , 1047–1055

2. Ralph T. Yang., ADSORBENTS:FUNDAMENTALSAND APPLICATIONS, Dwight F. Benton Professor of Chemical Engineering University of Michigan, (2003)

)COF( آلي -كوواالنسي و) MOF(آلي - فلزيساختارهاي ،علي، علي ، احمدپور، حفيظي ،شاهسوند، اكبرنيك نام شاهرك، مهدي، . 3 )1390(، مجله مهندسي شيمي ايران، پذيرش جهت چاپ، مروري بر جذب متان، هيدروژن و دي اكسيد كربن

4. Jacek Machnikowski , Krzysztof Kierzek , Krzysztof Lis , Helena Machnikowska and Leszek Czepirski ,Tailoring Porosity Development in Monolithic Adsorbents Made of KOH-Activated Pitch Coke and Furfuryl Alcohol Binder for Methane Storage , Energy Fuels 24 (2010) 3410–3414

13

5. D. Lozano-Castello´, D. Cazorla-Amoro´s , A. Linares-Solanoa , D.F. Quinnb, Activated carbon monoliths for methane storage: influence of binder, Carbon 40 (2002) 2817–2825

كلباسي ، ترموديناميك مهندسي شيمي ون نس ، ويرايش چهارم ، انتشارات جهاد دانشگاهي دانشگاه صنعتي امير كبير ، تهران، .م. 61380

پراسنيتس ، ويرايش دوم ، دفتر نشر آثار علمي دانشگاه تربيت مدرس، وفايي سفتي ، ترموديناميك مولكولي تعادل هاي فازي سيال .م. 7 1379تهران ،