Optimización del almacenamiento de hidrógeno en MOF a través de la ingeniería de la morfología cristalina y el...

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Ingeniería Química
• Almacenamiento de energía

Sus antecedentes:

• Las estructuras metálicas orgánicas (MOF) muestran potencial para el almacenamiento de hidrógeno.
• El mal embalaje del polvo limita su densidad volumétrica de almacenamiento.
• El logro de capacidades teóricas de almacenamiento requiere abordar las ineficiencias de envasado.

Objetivo del estudio:

• Presentar una estrategia para mejorar la eficiencia del envasado de polvo de MOF.
• Mejorar la densidad volumétrica de almacenamiento de gas de hidrógeno utilizando morfologías diseñadas y tamaños de cristales controlados.
• Demostrar el potencial de los MOF para superar los valores de referencia actuales para el almacenamiento de hidrógeno.

Principales métodos:

• Se utilizaron morfologías de cristal diseñadas y distribuciones de tamaño de cristal controladas.
• La estrategia se demostró utilizando el sorbente de referencia MOF-5.
• Las proyecciones del modelo del sistema se utilizaron para evaluar el rendimiento.

Principales resultados:

• Se logró una densidad de embalaje mejorada para el MOF-5.
• Se observó una mejora significativa en el rendimiento volumétrico de almacenamiento de hidrógeno en comparación con el MOF-5 comercial.
• Las proyecciones indican un potencial para superar los objetivos de 25 g/L y DOE 2020 (30 g/L).

Conclusiones:

• La morfología y distribución de tamaño de los cristales MOF de ingeniería es clave para maximizar la capacidad de almacenamiento.
• La mejora de la densidad de embalaje del polvo se correlaciona con la reducción del daño durante la compactación.
• Este enfoque produce sorbentes MOF con una gran superficie y una alta densidad para el almacenamiento de hidrógeno.