Diseño de una resina porosa compleja para el estudio dinámico de los fenómenos de nanoconfinamiento

ANDREA A MARTINEZ; AURELIEN GASNIER; FABIANA C GENNARI

Conferencia; Foro Interdisciplinario de Especialistas en Litio; 2021

Consejo Interuniversitario Nacional

Los hidruros de metales livianos posen una alta capacidad gravimétrica de almacenamiento del H2.Entre ellos, los derivados de litio gozan de una importancia estratégica en Argentina. LiBH4 presenta una capacidad de 18,4%, pero necesita de altas temperaturas (~500º C) para liberar H2. Varias estrategias se investigaron para mejorar su cinética (tamaño de partículas, mezclas de hidruros, catalizadores metálicos), en particular su nanoconfinamiento en matrices mesoporosas. Para mejorar las propiedades funcionales de este sistema, se propusieron diversos métodos para obtener matrices con tamaños de mesoporos reducidos. Se trató de entender los fenómenos que rigen estas mejoras con distintas técnicas (RMN, QENS); pero a pesar del rol central de la impregnación de los poros por el hidruro fundido, se estudió escasamente los fenómenos que controlan este proceso en una matriz carbonosa. Elaboramos una matriz mesoporosa compleja para evaluar de manera dinámica como el tamaño de los poros determina su impregnación. La evolución del tamaño de los poros antes y después de la impregnación se determinó por isotermas de adsorción de nitrógeno. Pudimos determinar qué poros se llenan primero, cómo se llenan, y relacionarlo con los parámetros funcionales del material nanoconfinado. Este trabajo presenta el método de síntesis de una matriz carbonosa compleja compuesta por microporos y mesoporos definidos de 6, 10, 15 y 25 nm, de volúmenes idénticos (0.16 cm3/g). Se impregnó a 10%, 50% y 90% (v/v) con LiBH4 y se evaluó la evolución de distribución de tamaño de poros. Se relacionó con mediciones características del material (tales como DSC y TG donde además se analizó la liberación de H2 del material).Se observó que los poros de menor tamaño se llenan más rápidamente, pero no exclusivamente, axialmente y no radialmente. Se ilustró que a contrario de lo que se supone en la literatura, el relleno de los poros por LiBH4 es muy favorable, con poco material afuera de los poros inclusive a un alto grado de relleno, tanto para poros grandes como reducidos. La combinación entre una síntesis sencilla de un material complejo, mediciones sistemáticas e interpretación rigurosa brindó información de alta relevancia para la temática.