Optimizando el Almacenamiento de Hidrógeno y el Rendimiento de las Celdas de Combustible Usando Materiales Basados en Carbono: Perspectivas sobre los Efectos de la Presión y el Área de Superficie
Autores: Altuntepe, Ali; Çelik, Selahattin; Zan, Recep
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Optimizando el Almacenamiento de Hidrógeno y el Rendimiento de las Celdas de Combustible Usando Materiales Basados en Carbono: Perspectivas sobre los Efectos de la Presión y el Área de Superficie
Categoría
Energía
Subcategoría
Energías renovables
Palabras clave
Almacenamiento de hidrógeno
Presión
área de superficie
Materiales a base de carbono
óxido de grafeno
óxido de grafeno reducido
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
El almacenamiento eficiente de hidrógeno es fundamental para avanzar en las tecnologías basadas en hidrógeno. Este estudio investiga los efectos de la presión y el área superficial en el almacenamiento de hidrógeno en tres materiales a base de carbono: grafito, óxido de grafeno y óxido de grafeno reducido. Los experimentos de adsorción-desorción de hidrógeno bajo presiones que varían de 1 a 9 bar revelaron respuestas no lineales en la capacidad de almacenamiento, con un rendimiento óptimo alrededor de 5 bar. El área superficial específica juega un papel fundamental, siendo el óxido de grafeno reducido el que presenta un área superficial de 70.31 m2/g, superando al óxido de grafeno (33.75 m2/g) y al grafito (7.27 m2/g). El óxido de grafeno reducido logró la mayor capacidad de almacenamiento de hidrógeno, con 768 sccm y un aumento del 3 % en comparación con los otros materiales. Al evaluar el rendimiento de las pilas de combustible de intercambio de protones, este estudio encontró que un mayor almacenamiento de hidrógeno se correlaciona con una mayor densidad de potencia, alcanzando el óxido de grafeno reducido un máximo de 0.082 W/cm2, en comparación con 0.071 W/cm2 para el grafito y 0.017 W/cm2 para el óxido de grafeno. Sin embargo, las tasas de desorción imponen restricciones temporales en el funcionamiento de la pila de combustible. Estos hallazgos mejoran nuestra comprensión de las interacciones presión-superficie y subrayan el equilibrio entre la capacidad de almacenamiento de hidrógeno, el área superficial y el rendimiento práctico en materiales a base de carbono, ofreciendo valiosos conocimientos para aplicaciones de almacenamiento de hidrógeno y pilas de combustible.
Descripción
El almacenamiento eficiente de hidrógeno es fundamental para avanzar en las tecnologías basadas en hidrógeno. Este estudio investiga los efectos de la presión y el área superficial en el almacenamiento de hidrógeno en tres materiales a base de carbono: grafito, óxido de grafeno y óxido de grafeno reducido. Los experimentos de adsorción-desorción de hidrógeno bajo presiones que varían de 1 a 9 bar revelaron respuestas no lineales en la capacidad de almacenamiento, con un rendimiento óptimo alrededor de 5 bar. El área superficial específica juega un papel fundamental, siendo el óxido de grafeno reducido el que presenta un área superficial de 70.31 m2/g, superando al óxido de grafeno (33.75 m2/g) y al grafito (7.27 m2/g). El óxido de grafeno reducido logró la mayor capacidad de almacenamiento de hidrógeno, con 768 sccm y un aumento del 3 % en comparación con los otros materiales. Al evaluar el rendimiento de las pilas de combustible de intercambio de protones, este estudio encontró que un mayor almacenamiento de hidrógeno se correlaciona con una mayor densidad de potencia, alcanzando el óxido de grafeno reducido un máximo de 0.082 W/cm2, en comparación con 0.071 W/cm2 para el grafito y 0.017 W/cm2 para el óxido de grafeno. Sin embargo, las tasas de desorción imponen restricciones temporales en el funcionamiento de la pila de combustible. Estos hallazgos mejoran nuestra comprensión de las interacciones presión-superficie y subrayan el equilibrio entre la capacidad de almacenamiento de hidrógeno, el área superficial y el rendimiento práctico en materiales a base de carbono, ofreciendo valiosos conocimientos para aplicaciones de almacenamiento de hidrógeno y pilas de combustible.