INVESTIGADORES
SIGAL Agustin
congresos y reuniones científicas
Título:
Optimización del tamaño del poro mediante Dinámica Molecular para la adsorción de hidrógeno y oxígeno sobre grafito nanoporoso
Autor/es:
A. SIGAL; M. VILLARREAL; M.I. ROJAS; E.P.M. LEIVA
Lugar:
Carlos Paz
Reunión:
Congreso; Nano-Córdoba; 2012
Institución organizadora:
Universidad Nacional de Córdoba
Resumen:
El hidrógeno es uno de
los candidatos más promisorios como portador limpio de energías renovables, las
cuales representan una proporción cada vez más creciente en la matriz
energética mundial. Tiene la ventaja que presenta una densidad de energía tres
veces más grande que la de los combustibles fósiles.
Una de las dificultades
a resolver para el almacenamiento de hidrógeno en materiales basados en
carbono, reside en que las densidades volumétrica y gravimétrica que soportan
estos sistemas, todavía no son satisfactorias. Este problema es de relevancia
para las aplicaciones móviles, en un sistema de celdas de combustible de
hidrógeno con almacenamiento tecnológicamente eficiente y compacto, y
económicamente viable.
Por otro lado, se ha
demostrado que el oxígeno, aún a presiones cercanas al ultra alto vacío,
resulta ser un importante interferente en la adsorción de hidrógeno,
disminuyendo considerablemente la capacidad de almacenamiento del mismo sobre
materiales carbonosos híbridos. Debe considerarse un nuevo requerimiento para
la síntesis de este tipo de materiales: la restricción del oxígeno y otros
gases interferentes en el almacenador [1-2].
En este trabajo,
mediante simulaciones de Dinámica Molecular, se estudia el tamaño de poro
óptimo en grafito. Las isotermas de adsorción de hidrógeno en exceso indican
que el tamaño de poro óptimo es de 6.5 y 7.5 Å. Para una presión de hidrógeno
de 300 bar, sobre un material de grafito de
7.0 Å la capacidad de
almacenamiento es de 2.25% P/P. Para separaciones menores a los 5.5 Å, el
hidrógeno no entra dentro en los poros y para poros de entre 9.0 a 10.0 Å se
observa una doble capa de adsorción entre las láminas de grafito. Para poros de
entre 8.0 y 9.0 Å, el oxígeno también presenta una doble capa de adsorción.
Cuando en fase gaseosa
se consideran mezclas de hidrógeno (99,8%) y oxígeno (0,2%) en interacción con
grafito con poros de 7.0 Å (tamaño óptimo), se observa que luego de 700 ciclos
de carga/descarga el material ya no adsorbe hidrógeno, debido a la progresiva
contaminación con oxígeno del sistema.
[1] A. Sigal, M.I. Rojas, E.P.M. Leiva, Interferents for hydrogen storage on a graphene sheet
decorated with nickel: A DFT study Int. J. of Hydrogen Energy 36,
3537-3546 (2011).
[2] A. Sigal, M.I. Rojas, E.P.M. Leiva, Is Hydrogen Storage Possible in Metal-Doped Graphite 2D
Systems in Conditions Found on Earth?, Phys. Rev. Lett. 107, 158701 (2011).