Armazenamento e liberação de H2 em materiais bidimensionais

• Ano de defesa: 2020
• Autor(a) principal: Oliveira, Raphael Benjamim de
• Orientador(a): Machado, Leonardo Dantas
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal do Rio Grande do Norte
• Programa de Pós-Graduação: PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM FÍSICA
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Materiais bidimensionais; Adsorção; Deformação biaxial; Monte Carlo; Ensemble Grande Canônico; Liberação de gás; Gás de hidrogênio
• Link de acesso: https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/30277

Materiais bidimensionais (2D) baseados em carbono têm sido extensivamente investigados nos últimos anos, graças a suas excelentes propriedades mecânicas, térmicas e eletrônicas. Dentre as descobertas que surgiram destas investigações, gostaríamos de destacar aqui a possibilidade de controlar diversas propriedades nestes materiais utilizando deformação mecânica. Em nosso trabalho, utilizamos o programa Large-scale Atomic/Molecular Massively Parallel Simulator (LAMMPS) para analisar se a deformação poderia ser utilizada para liberar gases adsorvidos em materiais 2D. Para determinar se isto era possível, primeiro examinamos se o puxamento alterava a interação entre o gás adsorvido e quatro estruturas: grafeno, α-grafino, β-grafino e γ-grafino. Para isto, inserimos uma molécula de H2 a uma altura z da superfície de cada material, e alteramos a sua posição para determinar a energia de interação ao longo de toda a superfície. A análise dos resultados revelou que o esticamento reduziu a interação atrativa entre o H2 e todos os materiais 2D investigados. Para confirmar que a quantidade de gás adsorvida seria diferente na presença de deformação, realizamos simulações de Monte Carlo no ensemble Grande canônico, para estruturas com e sem deformação. Nossos resultados confirmaram que a deformação reduziu a quantidade de gás adsorvida na superfície de todos os materiais investigados. Desta forma, concluímos que deformação pode ser aplicada em qualquer um dos materiais estudados para liberar parcialmente o gás adsorvido. Comparando os materiais estudados, observamos que o γ-grafino apresentou o melhor desempenho em baixas pressões, e que o α-grafino apresentou o melhor desempenho à pressão de uma atmosfera.