Mecanismo de Almacenamiento de Hidrógeno en Nanoflakes de Grafeno Basados en Sodio: Un Estudio de Teoría de Funcionales de Densidad
Autores: Tachikawa, Hiroto; Yi, Heewon; Iyama, Tetsuji; Yamasaki, Shuhei; Azumi, Kazuhisa
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Mecanismo de Almacenamiento de Hidrógeno en Nanoflakes de Grafeno Basados en Sodio: Un Estudio de Teoría de Funcionales de Densidad
Categoría
Energía
Subcategoría
Energías renovables
Palabras clave
Materiales de carbono
Almacenamiento de hidrógeno
Nanoflakes de grafeno
Sodio
Litio
Metal alternativo
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Los materiales de carbono, como los nanofluidos de grafeno, los nanotubos de carbono y el fullereno, pueden ser ampliamente utilizados para almacenar hidrógeno, y la dopaje de estos materiales con litio (Li) generalmente aumenta sus densidades de almacenamiento de H2. Desafortunadamente, el Li es caro; por lo tanto, se requieren metales alternativos para realizar una sociedad basada en el hidrógeno. El sodio (Na) es un elemento económico con propiedades químicas similares a las del litio. En este estudio, utilizamos la teoría del funcional de densidad para investigar sistemáticamente cómo interactúan las moléculas de hidrógeno con los nanofluidos de grafeno dopados con Na. Un nanofluido de grafeno (GR) fue modelado por un gran hidrocarburo aromático policíclico compuesto por 37 anillos de benceno, con los clústeres GR-Na-(H2)n y GR-Na+-(H2)n (n = 0-12) utilizados como sistemas de almacenamiento de hidrógeno. Los datos obtenidos para el sistema de Na se compararon con los del sistema de Li. Los sistemas de GR-Li y GR-Na de un solo H2 (n = 1) exhibieron energías de enlace (por molécula de H2) de 3.83 y 2.72 kcal/mol, respectivamente, revelando que el sistema de Li tiene una alta capacidad de almacenamiento de hidrógeno. Esta relación se invierte a partir de n = 4; los sistemas de Na exhibieron energías de enlace mayores o similares para n = 4-12 que los sistemas de Li. El presente estudio sugiere firmemente que el Na puede ser utilizado como un metal alternativo al Li en aplicaciones de almacenamiento de H2. También se discute el mecanismo de almacenamiento de H2 en el sistema de Na basado en los resultados calculados.
Descripción
Los materiales de carbono, como los nanofluidos de grafeno, los nanotubos de carbono y el fullereno, pueden ser ampliamente utilizados para almacenar hidrógeno, y la dopaje de estos materiales con litio (Li) generalmente aumenta sus densidades de almacenamiento de H2. Desafortunadamente, el Li es caro; por lo tanto, se requieren metales alternativos para realizar una sociedad basada en el hidrógeno. El sodio (Na) es un elemento económico con propiedades químicas similares a las del litio. En este estudio, utilizamos la teoría del funcional de densidad para investigar sistemáticamente cómo interactúan las moléculas de hidrógeno con los nanofluidos de grafeno dopados con Na. Un nanofluido de grafeno (GR) fue modelado por un gran hidrocarburo aromático policíclico compuesto por 37 anillos de benceno, con los clústeres GR-Na-(H2)n y GR-Na+-(H2)n (n = 0-12) utilizados como sistemas de almacenamiento de hidrógeno. Los datos obtenidos para el sistema de Na se compararon con los del sistema de Li. Los sistemas de GR-Li y GR-Na de un solo H2 (n = 1) exhibieron energías de enlace (por molécula de H2) de 3.83 y 2.72 kcal/mol, respectivamente, revelando que el sistema de Li tiene una alta capacidad de almacenamiento de hidrógeno. Esta relación se invierte a partir de n = 4; los sistemas de Na exhibieron energías de enlace mayores o similares para n = 4-12 que los sistemas de Li. El presente estudio sugiere firmemente que el Na puede ser utilizado como un metal alternativo al Li en aplicaciones de almacenamiento de H2. También se discute el mecanismo de almacenamiento de H2 en el sistema de Na basado en los resultados calculados.