| Revista: | Journal of the Mexican Chemical Society |
| Base de datos: | PERIÓDICA |
| Número de sistema: | 000372153 |
| ISSN: | 1665-9686 |
| Autors: | Alonso, Julio A1 Cabria, Iván1 López, María J1 |
| Institucions: | 1Universidad de Valladolid, Facultad de Ciencias, Valladolid. España |
| Any: | 2012 |
| Període: | Jul-Sep |
| Volum: | 56 |
| Número: | 3 |
| Paginació: | 261-269 |
| País: | México |
| Idioma: | Inglés |
| Tipo de documento: | Artículo |
| Enfoque: | Experimental, aplicado |
| Resumen en español | El posible uso del hidrógeno como combustible en los automóviles del futuro necesita resolver previamente el problema de su almacenamiento. Trabajo experimental y teórico sugiere que los carbones porosos son candidatos prometedores para almacenar hidrógeno, adherido a la superficie interna de los poros. La microestructura de los carbones porosos apenas se conoce. Por ello hemos investigado un tipo de carbones porosos, los carbones derivados de carburos metálicos. Hemos usado técnicas de simulación computacional, mostrando que estos materiales exhiben una estructura formada por poros de tamaño nanométrico interconectados y con paredes grafitizadas. Hemos aplicado un modelo termodinámico para estudiar el almacenamiento de hidrógeno en materiales con poros de paredes planas y poros de paredes curvadas. El modelo tiene en cuenta los efectos cuánticos debido al confinamiento de las moléculas de hidrógeno en los poros. Los tamaños óptimos de poro que permiten las mayores capacidades de almacenamiento de hidrógeno, dependen de la forma de los poros y dependen ligeramente de la temperatura y de la presión a la que se inyecta el hidrógeno. A 300 K y presiones de 10 MPa, las anchuras óptimas de poro están en el intervalo de 6 a 10 Å. Estas predicciones son consistentes con los experimentos en carbones activados. Las capacidades de almacenamiento de estos materiales a temperatura ambiente resultan inferiores a los objetivos actuales. Esto es consecuencia de que la interacción entre las moléculas de hidrógeno y las paredes de los poros no es lo suficientemente atractiva. Trabajos recientes indican que el dopado de los carbones porosos con átomos metálicos y nanopartículas tiene un efecto beneficioso en el proceso de adsorción, aumentando la magnitud de la energía de interacción del H2 con las paredes de los poros y aumentando, en consecuencia, la capacidad de almacenamiento de H2 por estos material |
| Resumen en inglés | An efficient storage of hydrogen is a crucial requirement for its use as a fuel in the cars of the future. Experimental and theoretical work has revealed that porous carbons are promising materials for storing molecular hydrogen, adsorbed on the surfaces of the pores. The microstructure of porous carbons is not well known, and we have investigated a class of porous carbons, the carbide-derived carbons, by computer simulation, showing that these materials exhibit a structure of connected pores of nanometric size, with graphitic-like walls. We then apply a thermodynamical model of hydrogen storage in planar and curved pores. The model accounts for the quantum effects of the motion of the molecules in the confining potential of the pores. The optimal pore sizes yielding the highest storage capacities depend mainly on the shape of the pore, and slightly on temperature and pressure. At 300 K and 10 MPa, the optimal widths of the pores lie in the range 6-10 Å. The theoretical predictions are consistent with experiments for activated carbons. The calculated storage capacities of those materials at room temperature fall below the targets. This is a consequence of an insufficiently strong attractive interaction between the hydrogen molecules and the walls of carbon pores. Recent work indicates the beneficial effect of metallic doping of the porous carbons in enhancing the binding energy of H2 to the pore walls, and then the hydrogen storage |
| Disciplines | Química |
| Paraules clau: | Fisicoquímica y química teórica, Combustibles alternativos, Almacenamiento de hidrógeno, Materiales porosos, Carbono, Simulación por computadora |
| Keyword: | Chemistry, Physical and theoretical chemistry, Alternative fuels, Hydrogen storage, Porous materials, Carbon, Computer simulation |
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