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近年来,天然气以其资源丰富、热效率高、污染小等独特优势,成为一种新的、清洁的能源受到普遍关注。增加天然气的存储密度、减少储罐的体积是天然气汽车推广应用的关键。在众多的储存技术中,纳米孔隙材料吸附存储天然气技术是当前该领域的前沿课题和研究热点。 本文将纳米孔隙材料的结构简化为平板狭缝和长直圆柱孔两种物理模型,将天然气的主要组分甲烷分子看作L-J球形分子,利用密度泛函理论(DFT)计算了不同体密度、不同尺寸、不同温度条件下,L-J流体在纳米孔隙中的分布规律和吸附量,对天然气存储材料的研发和应用提供理论依据。 研究表明,纳米孔隙内中流体分子的密度分布呈现多峰值振荡特征,在距硬壁一个分子直径附近出现密度最高峰,随着分子远离硬壁其振荡幅度逐渐减小,在孔隙中部密度变化平缓并接近体密度。当孔隙尺寸增大时流体密度峰值升高,孔隙内吸附量增大,但当多孔隙尺寸大于4.8个甲烷分子直径时吸附质量百分比开始减小。理论计算还表明降低系统温度有利于提高孔隙内天然气的吸附量。