Estudio DFT de la absorción de hidrógeno en óxido de grafito reducido

CARLA BELÉN ROBLEDO; MARIANA ISABEL ROJAS; OSVALDO CÁMARA; EZEQUIEL PEDRO MARCOS LEIVA

Córdoba

Congreso; HYFUSEN 5º Congreso Nacional ? 4º Congreso Iberoamericano HIDRÓGENO Y FUENTES SUSTENTABLES DE ENERGÍA; 2013

CONEA

ESTUDIO DFT DE LA ABSORCIÓN DE HIDRÓGENO EN ÓXIDOS DE GRAFITO REDUCIDO   Robledo, C.B.(1), Rojas M.I. (1), O. Cámara, Leiva E.P.M. (1)   (1) Instituto de Investigaciones en Físico Química de Córdoba (INFIQC) CONICET-UNC, Facultad de Ciencias Químicas, Universidad Nacional de Córdoba, Ciudad Universitaria, X5000HUA, Córdoba, Argentina. carla.ro@gmail.com   Palabras Claves: vectores energéticos, almacenamiento de hidrógeno, óxido de grafito     El hidrógeno es un vector energético que se puede emplear como combustible para uso vehicular tanto en  motores de combustión como en celdas de combustible. El desafío para su implementación consiste en mejorar el almacenamiento del gas en tanques con volúmenes reducidos, seguros y eficientes. Una posibilidad prometedora de almacenamiento es ad/absorberlos en materiales carbonosos porosos, ya que son livianos, de gran área superficial y bajo costo comercial. Para lograr un almacenamiento  reversible y operativo a demanda la energía de adsorción de H2 debe ser 0,2 - 0,6 eV/molécula.  Además debe permitir numerosos ciclos de carga/descarga. Los óxidos de grafito (GO) poseen grupos oxhidrilos y epoxi intercalados entre sus láminas, lo que producen el incremento de la distancia interplanar debido a repulsiones y puentes hidrógenos, formando una estructura porosa. En este trabajo se investigó mediante cálculos teóricos usando la Teoría del Funcional de la Densidad (DFT) las estructuras de GO y óxidos de grafito reducidos (GOH), con grado de oxidación entre 12,5% y 50%. El GOH se obtiene hidrogenando los grupos epoxi. Se evaluó el efecto del grado de oxidación en el tamaño de poro y su efecto en las energías de absorción de las moléculas de hidrógeno. Se observó que el tamaño de poro incrementa con la oxidación alcanzándose poros de hasta de 0,58 nm para los de mayor grado de oxidación. El grado de óptimo de oxidación para almacenar hidrógeno es de 37,5% (C64O12H8) con una energía de absorción de -0,2 eV/molécula. Se puede concluir que para lograr un almacenamiento óptimo de hidrógeno en materiales carbonosos porosos, es necesario controlar la oxidación, para lograr material con una oxidación homogénea del  37,5% con grupos funcionales oxigenados y/o utilizar compuestos intercaladores para incrementar el tamaño de los poros.