碳纳米纤维及纳米管储氢机理的重新探讨：多尺度模拟研究

针对当前石墨纳米纤维和碳纳米管上吸附储氢中的理论研究与实验测量差距较大，以及理论工作偏重物理吸附或化学吸附的现象，本项目提出一种新的氢气离解反应储氢机理。通过建立一种兼顾物理吸附、化学吸附作用的精确解析势能函数，利用RxMC方法考察这两种碳材料中氢气离解反应的化学平衡；执行量化计算研究该反应的过渡态，以此为基础，采用TS-RxMC方法调查氢气离解反应在材料内的化学反应动力学；利用RxMD方法研究该反应中各个组分在材料孔道内的扩散动力学。寻找化学平衡组成、反应速率、扩散系数等性质随着材料的表面形态、孔几何大小及形状等因素的基本变化规律，并预测可能的最大储氢量和常压脱附释放量，与实验对比以修正其机理模型。建立量化计算与分子模拟相结合的多尺度模拟方法体系，以揭示和澄清现有储氢机理中的种种疑问，为氢能利用等潜在地实际应用奠定坚实可靠的理论基础。