Molecular dynamics study on hydrogen permeation behavior and mechanism in polyethylene type IV hydrogen storage cylinder liner

渗透 分子动力学 氢气储存 聚乙烯 溶解度 材料科学 扩散 聚合物 热力学 体积热力学 溶解 压缩氢 化学 物理化学 有机化学 复合材料 计算化学 生物化学 物理
作者
Wenjie Mou,Gongman He,Chilou Zhou,Bo Gan,Yaling Liu,Shuaishuai Shi,Minglei Xia
出处
期刊:Journal of Chemical Physics [American Institute of Physics]
卷期号:162 (23) 被引量:2
标识
DOI:10.1063/5.0273012
摘要

Polyethylene (PE) and other thermoplastic polymers are commonly used as liners for type IV hydrogen storage cylinders but are prone to hydrogen permeation in high-pressure environments, which can cause material degradation and safety risks, such as hydrogen leakage. In this study, the atomic structures of PE and H2 are modeled using molecular dynamics simulations and grand canonical Monte Carlo methods. This research investigates the free volume distribution in PE and the mechanisms of hydrogen dissolution and diffusion under different temperature and pressure conditions. Solubility and diffusion coefficients were calculated from adsorption isotherms and mean squared displacement curves, respectively. The results show that solubility, diffusion, and permeability coefficients of H2 in PE increase with temperature but decrease with pressure. Higher temperature increases molecular chain movement, generating more free volume, while higher pressure compresses the molecular chains, reducing free volume. Hydrogen density maps indicate that H2 dissolves mainly in the free volume of PE. The diffusion mechanism follows an “oscillating + hopping” model, as shown in the H2 trajectory graphs. This study provides a microscopic understanding of hydrogen permeation in polymers, offering valuable insights for optimizing and ensuring the safe use of liner materials in type IV hydrogen storage tanks.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
1秒前
1秒前
1秒前
欧力蟹完成签到,获得积分10
2秒前
Corn完成签到,获得积分10
3秒前
lihuan完成签到,获得积分10
3秒前
hrbbdhr完成签到,获得积分10
3秒前
3秒前
3秒前
medai发布了新的文献求助10
4秒前
5秒前
5秒前
5秒前
5秒前
5秒前
潘继坤发布了新的文献求助10
5秒前
完美世界应助邪恶大蟑螂采纳,获得10
6秒前
6秒前
7秒前
清流完成签到,获得积分10
7秒前
WangzX完成签到,获得积分10
7秒前
科研小黑完成签到,获得积分10
7秒前
7秒前
8秒前
无私的妍完成签到 ,获得积分10
8秒前
凌宇驳回了flic应助
8秒前
genesquared完成签到,获得积分10
9秒前
马不停蹄完成签到,获得积分10
11秒前
思源应助Pooh采纳,获得10
13秒前
归尘发布了新的文献求助10
13秒前
13秒前
caicai发布了新的文献求助10
13秒前
彭于晏应助材料人采纳,获得10
14秒前
14秒前
希希发布了新的文献求助10
14秒前
科目三应助洁净的天德采纳,获得10
14秒前
麦苗完成签到,获得积分10
15秒前
留胡子的小甜瓜完成签到,获得积分10
15秒前
听雨落完成签到,获得积分10
15秒前
SciGPT应助废寝忘食采纳,获得10
16秒前
高分求助中
Encyclopedia of Quaternary Science Third edition 2025 12000
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
HIGH DYNAMIC RANGE CMOS IMAGE SENSORS FOR LOW LIGHT APPLICATIONS 1500
The Social Work Ethics Casebook: Cases and Commentary (revised 2nd ed.). Frederic G. Reamer 800
Beyond the sentence : discourse and sentential form / edited by Jessica R. Wirth 600
Holistic Discourse Analysis 600
Vertébrés continentaux du Crétacé supérieur de Provence (Sud-Est de la France) 600
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 生物化学 物理 纳米技术 计算机科学 内科学 化学工程 复合材料 物理化学 基因 遗传学 催化作用 冶金 量子力学 光电子学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5343316
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4478987
关于积分的说明 13941205
捐赠科研通 4375914
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2404365
邀请新用户注册赠送积分活动 1396915
关于科研通互助平台的介绍 1369240