活性炭是多孔炭的代表，具有各種各樣的形態(tài)，如：粉末狀、顆粒狀、纖維狀等。通過(guò)對(duì)含碳材料進(jìn)行高溫和活化劑（如氧化性氣體和化學(xué)活化劑）反應(yīng)處理，從而賦予炭材料發(fā)達(dá)的微細(xì)孔，使得活性炭材料具有更大的比表面積和發(fā)達(dá)的孔結(jié)構(gòu)，這種材料通常作為儲(chǔ)能材料的優(yōu)良吸附劑。
那么，活性炭在儲(chǔ)氫技術(shù)中的吸附原理是什么？下面我們一起了解下活性炭在儲(chǔ)氫技術(shù)中的吸附原理。
吸附是物質(zhì)在相的界面上濃度發(fā)生變化的現(xiàn)象。物質(zhì)在表面層的濃度大于內(nèi)部濃度的吸附稱為正吸附，反之，表面層的濃度小于內(nèi)部濃度的吸附稱為負(fù)吸附。已被吸附的原子或分子，返回到氣相中的現(xiàn)象稱為解吸或脫附。
吸附作用僅僅發(fā)生在兩相交界面上，它是一種表面現(xiàn)象。一切固體都具有不同程度的將周?chē)橘|(zhì)的分子、原子或離子吸附到自己表面上的能力。固體表面之所以能夠吸附其他介質(zhì)，就是因?yàn)楣腆w表面具有過(guò)剩的能量，即表面自由焓。吸附其他物質(zhì)是朝向減低表面自由焓的方向進(jìn)行的，它是一個(gè)自發(fā)過(guò)程。
在物理吸附過(guò)程中，吸附劑與吸附質(zhì)表面之間是范德華力。當(dāng)吸附質(zhì)和吸附劑分子的間距大于二者零位能的分子間距時(shí)，范德華力發(fā)生作用，使吸附質(zhì)分子落入吸附劑分子的淺位阱qp處，放出吸附熱，發(fā)生物理吸附。
發(fā)生化學(xué)吸附時(shí)，被吸附分子與吸附劑表面原子發(fā)生化學(xué)作用，這是生成表面絡(luò)合物的過(guò)程。當(dāng)一個(gè)正常的不作表面運(yùn)動(dòng)的氣體分子和固體吸附劑發(fā)生碰撞時(shí)，如果所發(fā)生的是非彈性碰撞，則氣相和固相均發(fā)生不可察覺(jué)的變化。化學(xué)變化的起因是非彈性碰撞和俘獲。氣相分子向固相轉(zhuǎn)移能量，是導(dǎo)致非彈性碰撞的直接原因，而固體表面勢(shì)阱的存在是非彈性碰撞存在的先決條件。當(dāng)氣態(tài)分子與表面碰撞損失的能量超過(guò)某一個(gè)臨界值之后，分子將沒(méi)有能力爬出表面勢(shì)阱而被俘獲。被俘獲的分子就在固體表面進(jìn)行一系列變化，如：表面遷移、表面重構(gòu)、吸附態(tài)的轉(zhuǎn)變等，從而發(fā)生化學(xué)吸附。在化學(xué)吸附中，吸附質(zhì)和吸附劑之間產(chǎn)生離子鍵、共價(jià)鍵等化學(xué)鍵。它們比范德華力大1-2個(gè)數(shù)量級(jí)。因此，吸附質(zhì)分析需要克服淺位阱qp和深位阱qc之間的位壘Ea，也就是化學(xué)吸附的活化能，然后進(jìn)入深位阱qc。此時(shí)吸附反應(yīng)將能放出較大的化學(xué)熱而產(chǎn)生化學(xué)吸附。
物理吸附的特點(diǎn)是，吸附作用比較小，吸附熱小，可以對(duì)多層吸附質(zhì)產(chǎn)生作用。化學(xué)吸附的特點(diǎn)恰恰相反，它的吸附作用強(qiáng)，吸附熱大，吸附具有選擇性，需要克服活化能。一般只吸附單層，吸附和解析的速度比較慢。