مهندسی شیمی ایران

مهندسی شیمی ایران

ذخیره‌سازی هیدروژن در چارچوب‌های فلزی-آلی: از مهندسی مولکولی تا یادگیری ماشین

نوع مقاله : مقاله مروری

نویسندگان
1 دانشجوی دکتری، گروه مهندسی شیمی، دانشکده مهندسی شهید نیک‌بخت، دانشگاه سیستان و بلوچستان، زاهدان
2 استاد، گروه مهندسی شیمی، دانشکده مهندسی شهید نیک‌بخت، دانشگاه سیستان و بلوچستان، زاهدان
3 استادیار، گروه مهندسی شیمی، دانشکده مهندسی شهید نیک‌بخت، دانشگاه سیستان و بلوچستان، زاهدان
10.22034/ijche.2026.586884.1622
چکیده
هیدروژن به‌عنوان حامل انرژی سبز و نویدبخش، نیازمند راهکارهای ذخیره‌سازی کارآمد است. چارچوب‌های فلزی-آلی (MOFs) به دلیل سطح ویژه بسیار بالا، تخلخل قابل‌تنظیم و قابلیت مهندسی ساختار در مقیاس مولکولی موردتوجه قرار گرفته‌اند. این مقاله مروری، تکامل طراحی MOFها را از مهندسی مولکولی تا مدل‌سازی هوشمند با نگاهی بررسی می‌کند روندی که از مهندسی مولکولی به سمت مدل‌سازی هوشمند حرکت کرده است. در این پژوهش ارتباط متقابل میان پارامترهای سنتز و عملکرد جذب هیدروژن تحلیل شده و اثربخشی روش‌های محاسباتی (نظریه تابعی چگالی و شبیه‌سازی مونت‌کارلو گرند کانونیکال) در پیش‌بینی عملکرد، ارزیابی گردیده است. افزون بر این، نقش تحول‌آفرین یادگیری ماشین در تسریع کشف مواد بهینه‌سازی‌شده بررسی شده است. در نهایت، چالش‌های کلیدی گذار از مقیاس آزمایشگاهی به صنعتی، شامل پایداری در شرایط واقعی، چگالی حجمی و مدیریت حرارتی مورد بحث قرار گرفته و نقشه راهی برای پژوهش‌های آتی باهدف تجاری‌سازی این فناوری ارائه شده است.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Hydrogen Storage in MOFs: From Molecular Engineering to Machine Learning

نویسندگان English

samaneh Rahmdel 1
Abdolreza Samimi 2
Kiyanoosh Razaghi 3
1 PhD Student, Department of Chemical Engineering, Shahid Nikbakht Faculty of Engineering, University of Sistan and Baluchestan, Zahedan
2 Professor, Department of Chemical Engineering, Shahid-Nikbakht Faculty of Engineering, University of Sistan and Baluchestan, Zahedan, Iran
3 Assistant Professor, Department of Chemical Engineering, Shahid-Nikbakht Faculty of Engineering, University of Sistan and Baluchestan, Zahedan, Iran
چکیده English

As a promising green energy carrier, hydrogen requires efficient storage solutions. Metal-Organic Frameworks (MOFs) have gained significant attention due to their ultra-high specific surface area, tunable porosity, and the capability for molecular, scale structural engineering. This review critically examines the evolution of MOF design, transitioning from molecular engineering to intelligent modeling. In this research, the interplay between synthesis parameters and hydrogen adsorption performance is analyzed, and the effectiveness of computational methods, specifically Density Functional Theory (DFT) and Grand Canonical Monte Carlo (GCMC) simulations, in predicting material performance is evaluated. Furthermore, the transformative role of machine learning in accelerating the discovery of optimized materials is explored. Finally, key challenges in transitioning from laboratory to industrial scales, including stability under real, world conditions, volumetric density, and thermal management, are discussed, and a roadmap for future research aimed at the commercialization of this technology is provided.

کلیدواژه‌ها English

Hydrogen
Metal-Organic Frameworks (MOFs)
Computational Methods
Machine Learning
Commercialization

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 30 شهریور 1405