Plataformas de materiales laminares dopadas con agregados subnanométricos de vanadio para almacenamiento de hidrógeno

Abstract

La sociedad enfrenta dos problemas principales: el cambio climático y el suministro limitado de combustibles fósiles. Las energías renovables no proporcionan una energía continua debido a su dependencia de factores climáticos. Por lo tanto, es fundamental investigar y desarrollar métodos alternativos para la generación y almacenamiento de energía limpia. Una solución es el hidrógeno, que es abundante, tiene alta densidad de energía y se quema limpiamente, produciendo agua. Una forma prometedora de almacenar hidrógeno es su adsorción en materiales sólidos, como los basados en carbono. Aunque estos materiales tienen una capacidad de almacenamiento superior a otros sólidos, aún no es suficiente. Una opción es dopar estos materiales con metales de transición lo que podría mejorar su capacidad de adsorción de hidrógeno. El objetivo del Trabajo de Fin de Grado es estudiar la adsorción de hidrógeno en un material bidimensional basado en el carbono, BGDY, dopado con vanadio. Este trabajo me ha permitido aplicar y ampliar conocimientos del Grado en Física, destacando la relevancia de asignaturas como Física Cuántica, Física del Estado Sólido, Física Computacional y Electromagnetismo. Además, he aprendido sobre la Teoría Funcional de la Densidad y su implementación en el código Quantum ESPRESSO

Society faces two major problems: climate change and the limited supply of fossil fuels. Renewable energies do not provide continuous energy due to their dependence on climatic factors. Therefore, it is crucial to investigate and develop alternative methods for the generation and storage of clean energy. One solution is hydrogen, which is abundant, has high energy density, and burns cleanly, producing water. A promising way to store hydrogen is its adsorption in solid materials, such as those based on carbon. Although these materials have a higher storage capacity compared to other solids, it is still not sufficient. One option is to dope these materials with transition metals, which could improve hydrogen adsorption. The aim of this Bachelor’s Thesis is to study hydrogen adsorption in a vanadium-doped twodimensional carbon-based material, BGDY. This work has allowed the application and expansion of knowledge from the Physics degree, highlighting the relevance of courses such as Quantum Physics, Solid State Physics, Computational Physics, and Electromagnetism. Additionally, it has provided insights into Density Functional Theory and its implementation in the Quantum ESPRESSO code