RT info:eu-repo/semantics/bachelorThesis
T1 El vehículo de hidrógeno. Simulaciones de Monte Carlo-Metrópolis del almacenamiento de hidrógeno en MOF-5 y HKUST-1
A1 Mediavilla Martínez, Irene
A2 Universidad de Valladolid. Facultad de Ciencias
K1 Vehículo de hidrógeno
K1 Economía del hidrógeno
K1 Monte Carlo-Metrópolis
AB El presente Trabajo de Fin de Grado se centra en estudiar la posible implementaciónde metales porosos como futuras pilas de combustible para el almacenamiento de hidrógeno.Para ello, primero se hará un breve recorrido por las actuales formas de almacenarhidrógeno, planteando primero los beneficios de una economía basada en hidrógeno yacabando con la situación actual del vehículo de hidrógeno.Se estudiará mediante simulaciones de Monte Carlo-Metrópolis la capacidad gravimétricaque presentan diferentes estructuras metalo-orgánicas porosas, denominadasMOFs, a temperatura ambiente y a temperatura criogénica, haciendo un barrido depresiones de 0.1 a 25 MPa, para analizar bajo qué condiciones presentan un comportamientoóptimo. El método Monte Carlo es una técnica numérica no determinista, yaque se basa en el uso de números aleatorios y el estudio de la probabilidad para darsolución a problemas como el que se nos presenta.Se empleará el MOF-5, también conocido como IRMOF-1. Sintetizado por primeravez en 1999 por el grupo de investigación de O. M. Yaghi, marcando el inicio de undesarrollo exponencial de estos materiales. Es por su elevada superficie específica (deaproximadamente 2 900 m2/g) y su versatilidad por lo que es uno de los MOFs másestudiados. Aun siendo de los IRMOF con menos volumen libre, de en torno al 55.8 %,es superior al que muestran algunas zeolitas con cavidades más abiertas, como la faujasita.El empleado en estas simulaciones presentará una estructura cúbica tridimensionalcon unos parámetros de celda de 25.59 x 25.59 x 25.59 Å3.El segundo material a utilizar será el HKUST-1, sintetizado en el mismo año en laUniversidad de Ciencias y Tecnología de Hong-Kong. Material de estructura cristalina,presenta una superficie específica de 1 455 m2/g, menor que la del MOF-5. Este MOFen concreto ya es sintetizado a escala industrial y comercializado aunque su implementacióna nivel industrial requiere de investigación todavía.La elección de MOFs para este trabajo se debe a que son materiales de gran interésdebido a su versatilidad estructural, así como al control que se tiene sobre el tamaño yfuncionalidad de sus poros frente a otros materiales porosos como las zeolitas.El estudio se realizó en el colectivo gran canónico, donde el volumen, la temperaturay el potencial químico (relacionado con la concentración o presión del gas mediante unaecuación de estado) del sistema permanecen constantes. La ecuación de estado utilizadaen este trabajo es la ecuación de Soave-Redlich-Kwong, SRK [Soave, 1972]. En cadaiteración de la simulación las moléculas del gas se moverán de forma aleatoria por elmaterial, cambiando su posición, añadiendo o quitando moléculas. Solo serán aceptadasaquellas configuraciones que cumplan con un valor de energía acorde a la distribución5de Boltzmann, es decir, si suponen una estabilización en la energía del sistema. El potencialde interacción entre las moléculas del gas almacenado (hidrógeno en este caso)con las del MOF, así como entre ellas mismas, es el potencial Lennard Jones.Por último se planteará la situación actual de los MOFs utilizados en pilas de combustiblepara el vehículo de hidrógeno y se mencionarán los últimos descubrimientos.
YR 2019
FD 2019
LK http://uvadoc.uva.es/handle/10324/40278
UL http://uvadoc.uva.es/handle/10324/40278
LA spa
DS UVaDOC
RD 14-mar-2025