Teoría microscópica de la adsorción histérica de hidrógeno en materiales nanoporosos

Área de la Ciencia:

• Ciencia de los materiales Ciencia de los materiales.
• Ingeniería Química Ingeniería Química.
• Química Física es la química física.

Sus antecedentes:

• La adsorción de gas en los poros a nanoescala es crucial para la catálisis y el almacenamiento de gas.
• La histeresis en la adsorción de hidrógeno (H2) se ha observado en marcos metálico-orgánicos nanoporosos (MOF).

Objetivo del estudio:

• Presentar una teoría microscópica para mejorar la histeresis de adsorción de H2 en MOFs.
• Para investigar el papel de la difusión y la temperatura en la adsorción de H2 en MOFs.

Principales métodos:

• Cálculos basados en los primeros principios.
• Simulación de adsorción y desorción isotérmicas.
• Análisis de la dinámica de adsorción transitorio.

Principales resultados:

• Se desarrolló una teoría microscópica para mejorar la histeresis de adsorción de H2 en el MOF Co(1,4-benzenedipirazolato) [Co(BDP].
• Se identificó la difusión activada de H2 en los canales de pequeños poros como el proceso de equilibrio dominante que conduce a la histeresis.
• Un pequeño aumento de temperatura aumentaba dramáticamente el ancho de presión de histeresis y las presiones de adsorción/desorción.

Conclusiones:

• La adsorción histérica de H2 en los MOF es una característica intrínseca de los sistemas de pequeños poros controlados por difusión.
• La sensibilidad de la adsorción de gas a los cambios de temperatura en estos sistemas puede explicarse por la termodinámica de los depósitos de gas.