Hydrogen and Hydrogen-Containing Molecules on Metal Surfaces: Towards the Realization of Sustainable Hydrogen Economy

این کتاب به پیشرفت‌های اخیر در مطالعات نظری و محاسباتی در مورد برهمکنش‌های هیدروژن و مولکول‌های هیدروژنه با سطوح فلزی اختصاص دارد. این مطالعات با توسعه رایانه‌های با کارایی بالا، یافته‌های تجربی جدید، و کار گسترده برنامه‌های فناوری در راستای تحقق اقتصاد هیدروژنی پایدار هدایت می‌شوند. درک فرآیندهای اولیه واکنش‌های فیزیکی و شیمیایی در مقیاس اتمی در کشف مواد جدید با واکنش‌پذیری شیمیایی و فعالیت کاتالیزوری بالا و همچنین پایداری و دوام بالا مهم است. از این منظر، کتاب بر رفتار هیدروژن و مولکول های هیدروژنه روی سطوح فلزی صاف، پلکانی و بازسازی شده تمرکز دارد. همچنین با خواص مکانیکی کوانتومی هیدروژن و مواد جاذب مرتبط مقابله می کند. یعنی تکانه زاویه ای مداری مولکولی (اسپین) و انتشار در امتداد چشم انداز حداقل انرژی پتانسیل روی سطوح فلزی. همه این‌ها عمیقاً بر نتایج (1) واکنش‌های کاتالیزوری که شامل هیدروژن است تأثیر می‌گذارند. (2) ذخیره سازی هیدروژن در فلزات. و (3) غشاهای تصفیه هیدروژن. در نهایت، وضعیت فعلی فناوری، چشم‌انداز و چالش‌های اقتصاد پایدار هیدروژنی را در رابطه با موضوعات تحت پوشش کتاب بررسی می‌کند.

This book is dedicated to recent advancements in theoretical and computational studies on the interactions of hydrogen and hydrogenated molecules with metal surfaces. These studies are driven by the development of high-performance computers, new experimental findings, and the extensive work of technological applications towards the realization of a sustainable hydrogen economy. Understanding of the elementary processes of physical and chemical reactions on the atomic scale is important in the discovery of new materials with high chemical reactivity and catalytic activity, as well as high stability and durability. From this point of view, the book focuses on the behavior of hydrogen and hydrogenated molecules on flat, stepped, and reconstructed metal surfaces. It also tackles the quantum mechanical properties of hydrogen and related adsorbates; namely, molecular orbital angular momentum (spin) and diffusion along the minimum potential energy landscape on metal surfaces. All of these profoundly influence the outcomes of (1) catalytic reactions that involve hydrogen; (2) hydrogen storage in metals; and (3) hydrogen purification membranes. Lastly, it surveys the current status of the technology, outlook, and challenges for the long-desired sustainable hydrogen economy in relation to the topics covered in the book.