1. Repositorio Institucional del Tecnológico Nacional de México (RI - TecNM)
2. Tesis de Posgrado
3. Estado de México
4. Instituto Tecnológico de Toluca
5. DOCTORADO EN CIENCIAS AMBIENTALES
6. Tesis

Title:	ALMACENAMIENTO DE HIDRÓGENO EN CARBÓN ACTIVADO
Authors:	DESALES GUZMÁN, LUIS ALBERTO
metadata.dc.subject.other:	ALMACENAMIENTO, HIDROGENON CARBON ACTIVADO
Issue Date:	2020-08
Publisher:	Tecnológico Nacional de México
metadata.dc.publisher.tecnm:	Instituto Tecnológico de Toluca
Description:	La investigación de materiales para el almacenamiento de hidrógeno es muy atractiva, los materiales a base de carbono se muestran como los principales candidatos. En este trabajo, investigamos computacionalmente las propiedades de almacenamiento de hidrógeno en los anillos de carbino C10 (cumuleno y polinileno) y C12 (polinileno) en las simetrías Dnh o D(n/2)h decorada con átomos de calcio (Ca) adsorbidos en su superficie externa. Los cálculos se llevan a cabo en los niveles de teoría DFT-GGA-PW91 y DFT-GGA-PBE implementados en el programa de modelado y simulación BIOVIA Materials Studio. Para tener en cuenta las interacciones tipo van der Waals, también se realizaron cálculos utilizando el método DFT-D de Grimme. Dmol3 se utiliza para calcular las energías totales, densidad de carga electrónica HOMO-LUMO, análisis de población de Mulliken y las cargas de ajuste de potencial electrostático (ESP). El trabajo de investigación se divide en tres etapas: 1) Formación del anillo C12 de carbino (polinileno) con alternancia de enlaces simples y triples que corresponde a la estructura C4N con N=3, en la simetría D(n/2)h. Los resultados muestran que hasta seis moléculas de H2 son fisisorbidas por el átomo de Ca con una energía de enlace promedio de 0.1890 eV (PW91) y 0.3204 eV (DFT-D) por molécula de H2. La capacidad de almacenamiento obtenida en este estudio es de 6.16 % en peso. 2) Formación de los anillos C10 que corresponden a las estructuras C4N+2 con N=2 e incluye tres tipos de estructuras: i) molécula de cumuleno (A) con simetría Dnh completa, y dos estructuras distorsionadas debido al efecto de segundo orden Jahn-Teller, esto significa ii) cumuleno (B) y iii) polinileno (C), con simetría D(n/2)h respectivamente. Los resultados muestran que hasta siete moléculas de H2 pueden ser adsorbidas por el átomo de Ca con una energía de enlace promedio de ~0.2 eV por molécula de H2. Esta fisisorción conduce a 8.09 % en peso para la capacidad de almacenamiento gravimétrico. 3) Activación química del anillo C12 con cloruro de zinc (ZnCl2) para incrementar su área superficial y mejorar la distribución de tamaño de poro (PSD). Los resultados muestran un incremento en el área superficial de 5.11 %, respecto al anillo puro. El anillo activado es decorado Almacenamiento de Hidrógeno en carbón activado RESUMEN v con el átomo de Ca y puede adsorber hasta 7 moléculas de H2 con una energía de enlace promedio de ~0.39 eV por molécula de H2. Esta fisisorción conduce a 7.11 % en peso. Para la capacidad de almacenamiento gravimétrico con un solo átomo de Ca, sin embargo, hasta 3 átomos de calcio pueden unirse al anillo con la misma energía de enlace lo que conduce a un almacenamiento de 13.8 wt%. Esto representa un incremento del 124 % respecto al anillo C12 en forma pura. De acuerdo con estos resultados, las estructuras C4N y C4N+2 con N=3 y N=2 respectivamente, decoradas con átomos de Ca son excelentes candidatos para el almacenamiento de hidrógeno en condiciones ambientales para aplicaciones en celdas de combustible.
metadata.dc.type:	info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
Appears in Collections:	Tesis

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