С. В. Булярский
ОПРЕДЕЛЕНИЕ АКТИВНОСТИ ВОДОРОДА
И УГЛЕРОДА ПРИ ПИРОЛИЗЕ УГЛЕВОДОРОДОВ1
Аннотация. <...> Разработана термодинамика пиролиза углеводородов при росте
углеродных нанотрубок. <...> Вычислены активности водорода и углерода, необходимые для расчета скорости роста нанотрубок. <...> Пиролиз углеводородов – это достаточно сложный процесс превращения углеводородов в процессе их нагрева, который, как правило, происходит
в присутствии катализатора. <...> При этом происходит множество в основном мномолекулярных реакций. <...> В ходе такой реакции
изменяется строение молекулы углеводорода (изомеризация) либо меняется
ее молекулярная масса (диссоциация). <...> В процессе реакции может происходить разрыв химических связей, поэтому процессы пиролиза идут с затратами
энергии. <...> Изучение термодинамики процессов пиролиза позволяет выявить условия и параметры устойчивых состояний системы. <...> Соответственно, условия –
это режимы осуществления технологических процессов, а параметры – химические потенциалы соединений, непосредственно участвующих в росте углеродных нанотрубок (УНТ). <...> Для расчета скоростей роста УНТ, что является
конечной задачей исследования, необходимо знать равновесные значения активности водорода, а также димеров и триммеров атомов углерода в газовой
среде, где растет УНТ. <...> Применение метода, основанного на минимизации свободной энергии
Гиббса [1–4], предполагает, что в системе существует равновесие: выравнялись температура и давление, и все кинетические процессы стали стационарными. <...> В этом случае при постоянной температуре и давлении должна быть
минимальна свободная энергия Гиббса системы, состоящей из газовой смеси
реагирующих компонентов:
G H TS . <...> (1)
Рассмотрение задачи проведем в следующей последовательности:
– рассмотрим вопрос о достижимости термодинамического равновесия
в процессе синтеза;
1
136
Работа выполнена при поддержке гранта программы АВЦП № 1448. <...> Физика
– рассмотрим законы сохранения <...>