Estudio DFT de la adsorción de hidrógeno sobre nanotubos decorados con Rh

C. R. LUNA; I. LOPEZ CORRAL; G. BRIZUELA; M. A. VOLPE; C. PISTONESI

Bahia Blanca

Congreso; XII Congreso Regional de Física Estadística y Materia Condensada (TREFEMAC); 2014

En la actualidad el hidrógeno se presenta como un promisorio vector energético, capaz de establecer un vínculo entre las fuentes renovables de energía y los combustibles fósiles. Sin embargo, la energía por unidad de volumen tanto del hidrógeno líquido como del gas comprimido es significativamente menor que la densidad volumétrica correspondiente a las fuentes tradicionales, por lo que el desarrollo de sistemas adecuados de almacenamiento de hidrógeno es un tópico de gran interés. Los nanotubos, las nanofibras y otros nanomateriales de carbono pueden actuar como potenciales medios contenedores gracias a sus elevadas áreas superficiales, pero la cantidad de hidrógeno fisisorbido en condiciones ambientales de presión y temperatura no resulta adecuada para aplicaciones móviles [1]. Sin embargo, la funcionalización de estos nanomateriales con diversos dopantes metálicos permite combinar procesos de fisisorción y quimisorción, resultando mayores capacidades de almacenamiento de hidrógeno [2]. La optimización de dichos sistemas requiere el control de numerosas variables críticas, como por ejemplo la porosidad del material de carbono o el grado de contacto entre dicho receptor y el dopante. Resulta imprescindible así el estudio detallado de las interacciones producidas en la interfaz carbono metalhidrógeno, el cual puede llevarse a cabo convenientemente mediante métodos teóricos de modelado. En particular, los catalizadores basados en rodio poseen una potencial aplicabilidad no sólo en los procesos de almacenamiento de hidrógeno, sino también durante su obtención a partir de diversos hidrocarburos [3,4]. No obstante, los estudios referidos a la adsorción de hidrógeno sobre nanomateriales de carbono decorados con rodio aún son escasos. En este trabajo se analizó la adsorción de hidrógeno atómico sobre nanotubos de carbono de pared simple (single-walled carbon nanotubes, SWCNTs) funcionalizados con átomos de rodio, de modo de lograr una mayor comprensión acerca de la interacción RhH sobre receptores de carbono. En primer lugar se estudió por separado la adsorción tanto de hidrógeno atómico como de átomos individuales de rodio, considerando diferentes sitios y geometrías de coordinación sobre el nanotubo, para luego estudiar el proceso de adsorción sobre el sistema H/Rh/SWCNT.