Contents
1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1
1.1 Hydrogen Energy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1
1.2 Hydrogen Generation and Nanotechnology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3
1.2.1 Water Splitting Reaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4
1.2.2 Decarbonization of Hydrocarbons . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5
1.2.3 Decomposition of Hydrogen Sulfide . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5
1.2.4 Biomass Decomposition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6
1.2.5 Hydrogen Generation from Miscellaneous Sources . . . . . .
7
1.3 Storage of Hydrogen and Nanotechnology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8
1.3.1 Physisorption . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8
1.3.2 Chemisorption . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8
1.3.3 Fuel Cells . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
2 Water Splitting Reactions and Nanotechnology . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
2.1 Water Splitting Reactions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
2.2 Quantum Dots and Water Splitting Reaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
2.3 Nanoparticles and Water Splitting Reactions . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
2.4 Nanotubes and Water Splitting Reactions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
2.5 Nanosheets and Water Splitting Reactions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
2.6 Other Nanomaterials and Water Splitting Reaction . . . . . . . . . . . . . 21
2.7 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
3 Fossil Hydrocarbon Decarbonization and Nanotechnology . . . . . . . . 25
3.1 Fossil Hydrocarbon Decarbonization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
3.2 Steam Reforming . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
3.3 Partial Oxidation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
3.4 Photocatalytic Activation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
3.5 CO 2 Sequestration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
3.6 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
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1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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1.1 Hydrogen Energy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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1.2 Hydrogen Generation and Nanotechnology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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1.2.1 Water Splitting Reaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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1.2.2 Decarbonization of Hydrocarbons . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5
1.2.3 Decomposition of Hydrogen Sulfide . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5
1.2.4 Biomass Decomposition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6
1.2.5 Hydrogen Generation from Miscellaneous Sources . . . . . .
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1.3 Storage of Hydrogen and Nanotechnology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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1.3.1 Physisorption . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8
1.3.2 Chemisorption . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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1.3.3 Fuel Cells . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
2 Water Splitting Reactions and Nanotechnology . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
2.1 Water Splitting Reactions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
2.2 Quantum Dots and Water Splitting Reaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
2.3 Nanoparticles and Water Splitting Reactions . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
2.4 Nanotubes and Water Splitting Reactions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
2.5 Nanosheets and Water Splitting Reactions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
2.6 Other Nanomaterials and Water Splitting Reaction . . . . . . . . . . . . . 21
2.7 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
3 Fossil Hydrocarbon Decarbonization and Nanotechnology . . . . . . . . 25
3.1 Fossil Hydrocarbon Decarbonization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
3.2 Steam Reforming . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
3.3 Partial Oxidation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
3.4 Photocatalytic Activation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
3.5 CO 2 Sequestration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
3.6 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
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