Síntesis y caracterización de grafito expandido decorado con Ni como potencial material para almacenamiento de H2

A. SIGAL; G. LUQUE; E.P.M. LEIVA

Córdoba

Congreso; HYFUSEN 2013; 2013

IEDS - CNEA, Universidad Nacional de Córdoba, UTN

El hidrógeno es un candidato óptimo como portador de energías limpias. Sin embargo una de las dificultades que se encuentran en el uso del mismo como vector energético es la falta de un medio efectivo para su almacenamiento. Los materiales basados en carbono han mostrado ser muy interesantes debido a su gran área superficial y volumen de poro necesario para mantener adsorbido al hidrógeno. Hay dos estrategias principales para mejorar el almacenamiento de hidrógeno en este tipo de compuestos, la primera es controlando el tamaño de poro y la segunda es la utilización de catalizadores metálicos. En resultados teóricos previos se encontró que el tamaño de poro óptimo para la adsorción de hidrógeno en grafito es de 6.5 Ǻ, presentando una capacidad de almacenamiento de 2.25% en peso, a 300 bar y 300 K. En el caso de diámetros menores a 5.5 Å, las moléculas de hidrógeno no entran en el grafito, mientras que a partir de los poros mayores a 9.0 y 10.0 Å, se empieza a formar una doble capa de hidrógeno entre las láminas. Estos resultados preliminares nos sirven de guía teórica para el desarrollo de un potencial material para almacenamiento de hidrógeno. En este trabajo se presenta una caracterización experimental de muestras de óxido de grafito decorado con Ni, obtenidas a partir del método de Hummers. Se tiene en cuenta por un lado la influencia de la molienda de las muestras en molino de bolas y por otro el efecto de distintos grados de reducción química o reducción térmica en atmósfera de Ar-H2, para mejorar la capacidad de almacenamiento. Se compara la formación y dispersión de Ni metálico en el caso de ?agregado físico? de Ni2O3 en el molino de bolas luego de la síntesis de Hummers y su posterior reducción térmica, con la formación de nanopartículas de Ni en el caso de ?reducción química? utilizando un solvente de glicol etileno con NiSO4 y luego formaldehído como reductor. A través de técnicas de espectroscopía Raman, espectroscopía IR, microscopía electrónica de barrido (SEM), medición de resistencia de cuatro puntas, isotermas de adsorción BET, se estudiaron las propiedades de las muestras sintetizadas con el fin de evaluar la influencia de las variables antes mencionadas sobre los efectos de expansión y la porosidad del óxido de grafito reducido, su capacidad de adsorción de hidrógeno, el tamaño de poros promedio, la morfología de poros, la conductividad eléctrica y su relación con el mecanismo de almacenamiento de hidrógeno del material decorado con Ni.