ALMACENAMIENTO DE HIDRÓGENO SOBRE UNA LÁMINA DECORADA CON NÍQUEL: UN ESTUDIO DFT

A. SIGAL; M.I. ROJAS; E.P.M. LEIVA

Malargüe

Congreso; 95a Reunión Nacional de Física; 2010

Asociación de Física Argentina

Los nanotubos de carbono pueden ser decorados con diferentes metales, mediante variadas técnicas. Las superficies que se obtienen son de importancia tecnológica debido al hecho de que son materiales adecuados para el almacenamiento de hidrógeno. Este gas es un candidato óptimo como vector energético para una economía futura basada en fuentes renovables. Estas superficies también han sido analizadas para almacenamiento de hidrógeno electroquímico de bajo costo, con excelentes perspectivas. En un estudio teórico reciente, Yildirim et al encontraron que la decoración de los nanotuboos con titanio, aumenta considerablemente su capacidad de almacenamiento de hidrógeno. Para este sistema, hemos demostrado que puede surgir un problema durante la fabricación de una lámina de grafeno decorada con titanio, porque el titanio se oxida irreversiblemente a dióxido de titanio en presencia de pequeñas concentraciones de oxígeno restante en el vacío experimental, resultando un gran decrecimiento en su capacidad de almacenamiento. Dado que el grafeno es un material carbonoso nuevo de alta área superficial, estudiamos la capacidad de almacenamiento de hidrógeno de una lámina de grafeno decorada con Ni, para contribuir al desarrollo de estos materiales de almacenamiento. Este sistema aparece en la literatura como un potencial candidato, puesto que un átomo de Ni simple en vacío puede coordinar hasta cinco moléculas de hidrógeno y no se oxida tan fácilmente. Para anticipar los potenciales problemas que pueden surgir durante la fabricación, el manejo y la operación del sistema de almacenamiento, estudiamos a través de la teoría del funcional de la densidad (DFT en sus siglas en ingles): 1) La formación de NiO en grafeno 2) La reacción de reducción de NiO a Ni 3) La interacción del decorado de Ni con los componentes del aire 4) La posibilidad de formación de hidruro durante el almacenamiento 5) La capacidad de almacenamiento de hidrógeno. En todos los casos investigamos si la estructura permanece estable y cómo la modificación afecta el almacenamiento. El estudio del camino de mínima energía para las diferentes reacciones fue llevado a cabo mediante el método de la banda elástica (NEB). El mínimo local se encontró con la técnica de gradientes conjugados, empleando cálculos DFT con polarización de spin (SP) implementados por el programa SIESTA en todos los casos.