石墨烯优化固体聚合物电解质电解法分离氢同位素的模拟分析

• 作者: 刘佳煜 刘卫 卫飞 唐方东 忻智炜 曾友石 楚鑫新
• 来源期刊: 核技术
• 学科: 工学
• 关键词: 石墨烯 氢同位素分离 密度泛函理论(Density Functional Theory DFT) SPE电解法 分离系数
• 年，卷（期）: 2020,（10）
• 所属期刊栏目: 核物理、交叉学科研究
• 页码范围: 50-56
• 页数: 7页
• 分类号: TL99
• 语种: 中文
• DOI: 10.11889/j.0253-3219.2020.hjs.43.100502

摘要

石墨烯作为一种新型的高选择渗透膜材料,有望提升固体聚合物电解质(Solid Polymer Electrolyte,SPE)电解法对氢同位素的分离效果.本研究将石墨烯与SPE电解法中的质子交换膜结合,探究了石墨烯对氢同位素分离性能的影响.基于B3LYP/6-31G(d)理论,采用Gaussian 09软件计算了石墨烯模型对质子的穿透势垒,同时考虑零点振动能的影响,得到了石墨烯对氢同位素离子的分离系数.计算结果表明:石墨烯模型对H+/D+和H+/T+的分离系数分别为12.4和37.5(293 K);几何结构的优化、缺陷的存在会降低质子的穿透势垒,并且Stone-Wales缺陷的存在会提升分离效果.因此,石墨烯能够有效提高SPE电解法对氢同位素的分离系数,有望推动建立真正高效的氢同位素分离技术.