La predicción de los primeros principios de las reacciones de almacenamiento de hidrógeno termodinámicamente...

Área de la Ciencia:

• Ciencia de los materiales Ciencia de los materiales.
• Ingeniería Química Ingeniería Química.
• Química computacional es la química computacional.

Sus antecedentes:

• Los automóviles de hidrógeno económicos están limitados por soluciones efectivas de almacenamiento de hidrógeno.
• Los borohidruros metálicos, como el borohidruro de litio (LiBH(4)), el borohidruro de magnesio (Mg(BH(4)) ((2)), y el borohidruro de calcio (Ca(BH(4)) ((2)), ofrecen altas densidades de hidrógeno en peso y volumen, lo que los hace prometedores para el almacenamiento a bordo.

Objetivo del estudio:

• Predecir nuevas estructuras cristalinas y reacciones de almacenamiento de hidrógeno dentro del sistema Li-Mg-Ca-B-H utilizando métodos teóricos avanzados.
• Para identificar materiales de almacenamiento de hidrógeno con altas densidades gravimétricas, bajas entalpias y reversibilidad termodinámica.

Principales métodos:

• Utilizó un conjunto de métodos teóricos de primeros principios recientemente desarrollados.
• Investigó las vías de liberación de hidrógeno y la termodinámica de reacción para varios borohidruros metálicos.

Principales resultados:

• Fases intermedias previstas (Li(2) B(12) H(12) y MgB(12) H(12)) para la liberación de hidrógeno de LiBH(4) y Mg(BH(4))
• Identificó dos vías de reacción rivales, casi igualmente favorables para la descomposición del borohidruro de carbono.
• Se descubrieron dos nuevas reacciones de almacenamiento de hidrógeno con altas densidades gravimétricas (8,4 y 7,7 por ciento de peso H) y bajas entalpias (aprox. 25 kJ/mol de hidrógeno (2)).

Conclusiones:

• Las reacciones previstas se encuentran entre las más atractivas conocidas para el almacenamiento de hidrógeno.
• La reversibilidad termodinámica a bajas presiones se ve facilitada por las bajas entropias vibratorias de las fases de producto que contienen el anión [B(12) H(12) ](2-).
• Estos hallazgos proporcionan una base teórica para el desarrollo de materiales avanzados para el almacenamiento de hidrógeno a bordo.