El vehículo de hidrógeno. Simulaciones de Monte Carlo-Metrópolis del almacenamiento de hidrógeno en schwarzitas

Abstract

Dado el actual problema del cambio climático, se hace necesario el desarrollo de tecnologías que utilicen fuentes de energía que no supongan grandes cantidades de emisiones de gases de efecto invernadero. En este sentido, el vehículo de hidrógeno se postula como un candidato a ser uno de los medios de transporte limpios del futuro, siendo el principal problema al que se enfrenta actualmente el almacenamiento eficiente de hidrógeno como combustible. En este trabajo se ha estudiado la capacidad de adsorción de hidrógeno de nanoestructuras de carbono de tipo schwarzita, concretamente, las schwarzitas RWY, AEI y FAU, que dada su estructura y propiedades, se presentan como un material prometedor para el almacenamiento de hidrógeno. Para ello, se ha llevado a cabo una simulación utilizando el método de Monte Carlo-Metropolis, a través de la cual se han calculado las capacidades gravimétrica y volumétrica de cada estructura. Los resultados revelan el papel que juegan los poros nanométricos de cada estructura, y las condiciones de presión y temperatura del sistema. Por último, se han comparado los resultados de cada estructura de schwarzita, con el fin de analizar las diferencias en el comportamiento de cada estructura y conocer mejor los mecanismos de adsorción de hidrógeno en carbonos nanoporosos.

Climate change is nowadays one of the most important problems the world’s economies are facing, which makes the development of clean and emission-free technologies a necessity, in order to avoid greenhouse gas emissions. In this sense, the Hydrogen vehicle is shown to be a candidate for clean transport, while efficient Hydrogen storage for fueling purposes is still the major challenge it faces. In the present work, the Hydrogen adsorption capacities of three schwarzite carbon nanostructures have been studied, being RWY, AEI and FAU the three schwarzites chosen, given their promising structure and properties which a priori may yield to high Hydrogen storage capabilities. A Monte Carlo-Metropolis simulation has been carried out and the gravimetric and volumetric capacities of these structures have been calculated. The results show the relevant role that the pore size, temperature and pressure play in these magnitudes. These results have been compared for each schwarzite structure, in order to analyze the differences in the behaviour of each structure which has yielded to a better understanding of the Hydrogen adsorption mechanisms in nanoporous carbons.