ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ:

1. Получены и проанализированы одночастичные (адсорбционные) потенциалы для систем с плоской и криволинейной геометрией, в частности для сферических и цилиндрических объектов;

2.

3. На основе МФП разработан и апробирован метод расчета профилей плотности и изотерм адсорбции на внешней и внутренней поверхностях сферических адсорбентов, включая молекулы фуллеренов Q₀, C₂₄₀, C₅₄₀;

4. На основе сравнительного анализа сделан вывод, что индустриальные углеродные адсорбенты, адекватно моделируемые щелевидной порой, и молекулы фуллерена Cобладают приблизительно одинаковой адсорбционной емкостью, т.е. массовой плотностью водорода (около 9 %). При температуре 77 К, отвечающей температуре кипения азота, и давлении 20 МПа в щелевидной нанопоре массовая плотность составляет 9,4%, а на фуллерене C₆₀- 9,1%;

5. Показано, что при низких температурах и высоких давлениях такие наноструктуры, как щелевидная нанопора, так и молекулы фуллеренов, а также фуллериты могут быть использованы в качестве накопителей (аккумуляторов) водорода с приемлемой адсорбционной емкостью. При комнатных температурах значения массовой плотности водорода, найденные нами и другими авторами, явно недостаточны для практического использования известных адсорбентов для решения проблемы аккумуляции водорода;

6. С использованием изотерм адсорбции, найденных на основе метода функционала плотности, проведены расчеты дифференциальных теплот адсорбции газов и паров как для плоских, так и для сферических адсорбентов. Результаты расчетов величины адсорбции и изостерической теплоты адсорбции согласуются с имеющимися экспериментальными данными и результатами молекулярно-динамического моделирования;

7.

Основные положения диссертации опубликованы в изданиях, рекомендованных ВАК:

1. Самсонов, В. М. Применение метода функционала плотности к исследованию проблемы создания адсорбционного водородного топливного элемента / В. М. Самсонов, В. В. Зубков, И. В. Гринев // Письма в ЖТФ. - 2011. - Т. 37. - № 7. - С. 23-30.

2. Самсонов, В. М. Исследование структурных и термодинамических характеристик адсорбционных слоев на основе метода функционала плотности. Локальная плотность в адсорбционном слое на плоской твердой поверхности / В. М. Самсонов, В. В. Зубков, И. В. Гринев // Коллоидный журнал. - 2011. - Т. 73. - № 4. - С. 520-528.

3. Зубков, В. В. Применение метода функционала плотности к исследованию адсорбции водорода в плоскопараллельной графитовой поре / В. В. Зубков, В. М. Самсонов, И. В. Гринев // Поверхность. - 2012. - № 1. - С. 56-63.

4. Зубков, В. В. Применение метода функционала плотности к исследованию адсорбции водорода в щелевидных порах графитового адсорбента / В. В. Зубков, В. М. Самсонов, И. В. Гринев // Известия РАН. Серия физическая. - 2012. - Т. 76. - № 7. - С. 906-911.

5. Зубков, В. В. Одночастичные потенциалы для адсорбентов со сферической и цилиндрической геометрией. / В. В. Зубков, И. В. Гринев, В. М. Самсонов // Наносистемы - физика, химия, математика. - 2012. - Т.

3. - № 3. - С. 52-68.

6. Зубков, В. В. Исследование структурных и термодинамических характеристик адсорбционных слоев на основе метода функционала плотности. Локальная плотность и изотермы адсорбции на сферических поверхностях / В. В. Зубков, В. М. Самсонов, И. В. Гринев // Коллоидный журнал. - 2013. - Т. 75. - № 5. - С. 577-584.

и других изданиях:

7. Гринев, И. В. Применение метода функционала плотности к исследованию структурных характеристик конденсированных пленок / И.

В. Гринев, В. В. Зубков, В.

8. Зубков, В. В. Расчет локальной плотности и изотерм адсорбции на плоской поверхности твердого тела с использованием метода функционала плотности. / В. В. Зубков, В. М. Самсонов, И. В. Гринев // Вестник ТвГУ. Серия Физика. - 2010. - Вып.9. - С. 78-95.

9. Зубков, В. В. Учет квантовых поправок для уравнения состояния классического флюида / В. В. Зубков, И. В. Гринев // Вестник Тверского государственного университета. Серия: Физика. - 2012. - Вып. 17. - № 35. - С. 20-34.

10. Зубков, В. В. Компьютерная программа для расчета адсорбции на внутренней и внешней поверхностях сферического адсорбента на основе классического метода функционала плотности (ASCDFT) / В. В. Зубков, И. В. Гринев // Федеральная служба по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам. Свидетельство о государственной регистрации программы № 2013611648, 2012.

Список цитируемой литературы:

1. Steele, W. A. The physical interaction of gases with crystalline solids. I. Gas­solid energies and properties of isolated adsorbed atoms / W. A. Steele // Surface Science. - 1973. - V. 36. - № 1. - P. 317-352.

2. Якубов, Т. С. Адсорбционный объем и абсолютная адсорбция. Адсорбция из газовой фазы / Т. С. Якубов, Э. С. Якубов // Коллоидный журнал. - 2007. - Т. 69. - № 5. - С. 709-714.

3. Фомкин, A. A. Адсорбция водорода на модельных нанопористых углеродных адсорбентах / A. A. Фомкин, В. A. Синицын // Защита металлов. - 2008. - Т. 44. - С. 163-169.

4. Joyner, L. G. Differential Heats of Adsorption of Nitrogen on Carbon Blacks / L. G. Joyner, P. H. Emmett // J. Am. Chem. Soc. - 1948. - V. 70. - P. 2353­2361.

5. Ustinov, E. A. Features of Nitrogen Adsorption on Nonporous Carbon and Silica Surfaces in the Framework of Classical Density Functional Theory / E.

A. Ustinov, D. D. Do, M. Jaroniec // Langmuir. - 2006. - V.22. - P. 6238­6244.

6. Вахрушев, А. В. Моделирование процессов водородной адсорбции углеродными наноструктурами / А. В. Вахрушев, М. В. Суетин // Альтернативная энергетика и экология. - 2006. - № 6. - С. 64-66.

7. Schur, D. V. Hydrogen in fullerites / D. V. Schur, B. P. Tarasov, Y. M. Shul’ga, S. Yu. Zaginaichenko, Z. A. Matysina, A. P. Pomytkin // Carbon. - 2003. - V. 41. - P. 1331-1342.

8. Saha, D. Hydrogen adsorption on partially truncated and open cage C60 fullerene / D. Saha, S. Deng // Carbon. - 2010. - V. 48. - P. 3471-3476.