Freundlich, Langmuir, Temkin and Harkins-Jura Isotherms Studies of H2 Adsorption on Porous Adsorbents

Abstract

Вивчено ізотерми адсорбції та десорбції водню для багатошарової карбонової нанотрубки (MWCNT), багатошарової карбонової нанотрубки модифікованої залізом (Fe_MWCNT), двох цеолітів (Na_Y_Zeo і NH4-Y_Zeo) та MCM- 41 за температури 77 К і атмосферного тиску. Адсорбційні характеристики оцінено декількома ізотермічними рів- няннями, такими як моделі Ленгмюра, Фрейндліха, Темкіна та Гаркінса-Юри. Визначено, що ізотерма Фрейндліха найбільш повно описує процес, оскільки має найвищу кореляцію. Вста- новлено, що масова кількість адсорбованого водню залежить від об'єму мікропори зразка, крім MWCNT та Fe_MWCNT. Характеристику пористих зразків визначено за допомогою скануючої електронної мікроскопії та ізотерм адсорбції N2.Визначено, що максимальний запас водню 1,96 мас. % досягається за 77 К при використанні Fe_MWCNT. Мікро- пористий Na_Y_Zeo та NH4_Y_Zeo виявляють більшу адсорбційну здатність водню, ніж мезопористий MCM-41. Показана можливість покращення адсорбційні властивостей цих пористих адсорбентів щодо водню внаслідок введення інших металів.The hydrogen adsorption and desorption isotherms of multiwalled carbon nanotube sample (MWCNT), an iron loaded multiwalled carbon nanotube (Fe_MWCNT), two zeolites (Na_Y_Zeo and NH4_Y_Zeo) and MCM-41 were measured at 77 K and atmospheric pressure by using the volumetric adsorption apparatus. The adsorption data were evaluated by several isotherm equations such as Langmuir, Freundlich, Temkin and Harkins-Jura isotherm models but were best described by the Freundlich isotherm model as it gave the highest correlation. The amount of adsorbed hydrogen by weight depended on the micropore volume of the sample, except for MWCNT and Fe_MWCNT. The porous samples were characterized by scanning electron microscopy (SEM) and N2 adsorption isotherms. The maximum hydrogen storage of 1.96 wt % at 77 K was achieved by Fe_MWCNT. Microporous Na_Y_Zeo and NH4_Y_Zeo showed higher hydrogen adsorption capacities than the mesoporous MCM-41. The hydrogen adsorption properties of these porous adsorbents may be further enhanced by different metal doping, thus paving the way for further study.