Atomistic modeling of H absorption in Pd nanoparticles

M. RUDA; E. CRESPO; S. RAMOS DE DEBIAGGI

Buenos Aires

Simposio; 15th. Internacional Symposium on Metastable, Amorphous and Nanostructured Materials; 2008

Facultad de Ingeniería - UBA ; Fac. de Cs. Exactas UNLP

El estudio de las propiedades de absorción de Hidrógeno en metales es relevante en relación al desarrollo de sistemas de almacenamiento de este gas como fuente alternativa de energía. En este sentido, la determinación de las isotermas presión-composición para los hidruros correspondientes puede aportar información importante en relación a tales aplicaciones. En particular nos interesa analizar cómo se modifican las propiedades de absorción de H en nanopartículas, donde, debido a la mayor proporción de átomos superficiales frente a átomos volumétricos, se espera un comportamiento diferente al del bulk. Específicamente estudiamos las propiedades de  absorción de H en partículas de Pd de dimensiones nanométricas a través de modelado atomístico. Utilizamos el método de Monte Carlo en el ensamble TPµN para calcular las isotermas presión-composición del diagrama de fases del Pd-H nanocristalino a T=300K. Las interacciones interatómicas son consideradas a través de los potenciales de tipo átomo embebido (EAM)  según el ajuste desarrollado recientemente por Zhoe et al. [1]. Dichos potenciales permiten modelar satisfactoriamente el sistema Pd-H para diferentes rangos de concentración de H por lo que representan una mejora respecto de potenciales disponibles en la literatura. Resultados basados en simulaciones previas muestran que al aumentar la presión de H, éste es absorbido primeramente en la superficie para luego ingresar al interior del cluster [2]. En este trabajo analizamos la respuesta de los potenciales de Zhoe et. al. para predecir la evolución de la microestructura de equilibrio de las nanopartículas en función del tamaño de las mismas para distintas concentraciones de H absorbido. [1] X. W. Zhou, J. A. Zimmerman, B. M. Wong, J. J. Hoyt, J. Mat. Res. 23 (2008) 704.   [2] T. Kuji , Y. Matsumura , H. Uchida, J. Alloys Comp. 330?332 (2002) 718.