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CARBONES JERÁRQUICOS NANOESTRUCTURADOS PARA EL
ALMACENAMIENTO DE H2
K. Montiel-Centeno1; D. Barrera1; J. Villarroel-Rocha1; M.S. Moreno2; K. Sapag1
1- Instituto de Física Aplicada – Universidad Nacional de San Luis-Argentina
Av. Ejército de los Andes 950 – CEP: 5700 – San Luis – Argentina
Teléfono: (0054) 9266504-0958 – Fax: (0266) 4520-329 – Email: [email protected]
2- Centro atómico Bariloche, 8400 - San Carlos de Bariloche-Argentina
RESUMEN: En este trabajo una serie de carbones jerárquicos nanoestructurados (CJN) del tipo
CMK con diferentes propiedades estructurales y texturales fueron sintetizados, caracterizados y
evaluados en el almacenamiento de hidrógeno (H2). Se sintetizaron tres plantillas inorgánicas
SBA-15, SBA-16 y KIT-6 las cuales se impregnaron con sacarosa y alcohol furfurílico como
fuentes de carbón para obtener los CJN. Las propiedades de estos materiales fueron evaluadas
mediante adsorción-desorción de N2 a 77 K, adsorción de CO2 a 273 K, microscopía electrónica
de barrido (SEM), microscopía electrónica de transmisión (TEM) y análisis termogravimétrico
(ATG). Se encontró que los materiales sintetizados presentan distribuciones de tamaño de poros
estrechas, altas superficies específicas y altos volúmenes de poros. La adsorción de H2 a 77 K se
llevó a cabo hasta 10 bares y se correlacionó con las propiedades texturales, estructurales y
morfológicas de los materiales.
PALABRAS CLAVES: carbones jerárquicos nanoestructurados; hidrógeno; adsorción.
ABSTRACT: In this work, a serie of hierarchical nanostructured carbon (HNC) CMK type with
different structural and textural properties were synthesized, characterized and hydrogen storage
(H2) was evaluated. Threinorganic templates SBA-15, SBA-16 and KIT-6 were synthesized and
impregnated with sucrose and furfuryl alcohol as carbon sources for obtaining the HNC. The
properties of these materials were evaluated by N2 adsorption-desorption at 77 K, CO2 adsorption
at 273 K, scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM) and
thermogravimetric analysis (ATG). It was found that the synthesized materials present narrow
pore size distributions, high specific surfaces and high pore volumes. H2 adsorption at 77 K was
carried out until 10 bar and a relationship with textural, structural and morphological properties
was found.
KEYWORDS: hierarchical nanostructured carbons; hydrogen; adsorption.
1. INTRODUCCIÓN
El impacto ambiental provocado por la
extracción y el uso de los combustibles fósiles, así
como el descenso de las reservas naturales de estos
a corto plazo, han despertado el interés en diversos
campos de la ciencia buscando fuentes alternativas
de energia más limpias que las actuales. Uno de los
modelos energéticos propuestos se basa en el uso de
hidrógeno (elemento más abundante en el universo
y uno de los más abundantes en la tierra) como
vector energético (Beneyto, 2010), es decir, como
portador y almacenador de energía, y también la
utilización de energías renovables como fuentes
primarias de producción.
Una de las ventajas del uso de H2 como vector
energético es que la combustión de hidrógeno con
oxígeno da como productos resultantes energía
mecánica, calor y agua, es decir es una combustión
limpia (Gómez et al, 2014). Sin embargo, en los
sistemas de almacenamiento de H2 existen dos
factores críticos que son la temperatura y presión de
operación (Zubizarreta et al, 2009), por lo tanto la
fisisorción de H2 en nanomateriales basada en
carbono u otros materiales porosos ha atraído
considerablemente el interés científico (Dipendu;
Shuguang, 2009). Los carbonos porosos con
sistemas de poros ordenados han ofrecido gran
potencial en el almacenamiento de H2. Muchos
estudios reportan que a temperaturas criogénicas los
materiales de carbono con alto volumen de
microporos son los más apropiados para la
adsorción de H2.
Actualmente el Departamento de Energía de
Estados Unidos (DOE) estableció como objetivo de
almacenamiento de hidrógeno un valor de 45 mg
H2/g sistema para el año 2020 (Deparment of
Energy, 2017) lo cual hace de este campo un foco
de investigación en la búsqueda de diferentes
procedimientos y materiales para el
almacenamiento de H2.
En este trabajo se desarrollaron una serie de
MNC del tipo CMK (Carbon Mesostructured from
Korean), que presentan naturaleza hidrofóbica y
alta inercia química. Además, tienen altas
superficies específicas, altos volúmenes de
microporos y mesoporos, y distribuciones de
tamaño de poros estrechos, haciendo que estos
materiales sean de gran interés para el
almacenamiento de H2, puesto que como se
demuestra en este trabajo, tanto los microporos
como los mesoporos juegan un papel importante en
la adsorción de este gas bajo las condiciones de
estudio.
Los MNC se sintetizaron mediante la técnica
de nanocasting, utilizando una matriz inorgánica
como (plantilla) para guiar la formación de poros y
producir nuevos materiales con un amplio control
de la porosidad.
2. MATERIALES Y MÉTODOS
2.1 Síntesis de las plantillas mesoporosas de
sílice
Se sintetizaron tres plantillas mesoporosas de
sílice SBA-15, SBA-16 y KIT-6, para utilizarlas
como matriz en la síntesis de los CJN del tipo CMK.
Las plantillas de sílice se obtuvieron mediante el
procedimiento sol-gel. Los métodos de síntesis se
variaron para cada una empleado los
procedimientos reportados por (Barrera, 2014),
(Villarroel, 2015) y (Díaz, 2017), respectivamente.
2.2 Síntesis de los materiales nanoestructurados
de carbón
Se sintetizaron seis tipos de materiales
nanoestructurados de carbón (MNC) de tipo CMK,
para lo cual se usaron las plantillas nanoporosas
ordenadas de sílice, empleando sacarosa (S) y
alcohol furfurílico (AF) como fuentes de carbón.
Los materiales se detallan a continuación: CMK-3
(S), CMK-5 (AF) a partir de SBA-15, CMK-6 (S)
y CMK-7 (AF) a partir de SBA-16 y, CMK-8 (S) y
CMK-9 (AF) a partir de KIT-6.
2.1.1. Materiales sintetizados con sacarosa
como fuente de carbón: CMK-3: La síntesis de este
material se realizó siguiendo las condiciones
reportadas por (Barrera et al, 2013). La obtención
implica cuatro etapas principales: (i) Impregnación
de la plantilla con el precursor orgánico; (ii)
polimerización; (iii) carbonización; y (iv) remoción
del template. Los materiales CMK-6 y CMK-8 se
sintetizaron siguiendo el mismo procedimiento que
para el CMK-3, excepto por las relaciones molares
las cuales fueron 1:0.002:0.0002:0.13 (SBA-16:
Sacarosa: H2SO4:H2O) para el CMK-6 en la primera
impregnación y 0.001:0.0001:0.13 (Sacarosa:
H2SO4:H2O) en la segunda impregnación. Así
mismo para el CMK-8 1:0.005:0.008:0.4 (KIT-6:
Sacarosa: H2SO4:H2O) en la primera impregnación
0.003:0.005:0.4 (Sacarosa: H2SO4:H2O) en la
segunda impregnación.
2.1.2. Materiales sintetizados con alcohol
furfurílico como fuente de carbón: CMK-5: Este
material se sintetizó basado en las consideraciones
reportadas en trabajos previos (An-Hui et al, 2004),
(Nejad et al, 2013). Los materiales CMK-7 y CMK-
9 se sintetizaron siguiendo el mismo procedimiento
descrito para el CMK-5, excepto que la cantidad de
(AF) se adicionó en relación al volumen total de
poros de las plantillas, los cuales corresponden a
0.45 cm3/g para el SBA-16 y 1.21 cm3/g para el
KIT-6.
2.3 Técnicas de caracterización
2.3.1 Microscopía electrónica de barrido
(SEM), y Microscopía electrónica de transmisión:
La morfología de los materiales se estudió mediante
un microscopio electrónico de barrido “Quanta
200” marca FEI para lo cual las muestras fueron
recubiertas previamente al análisis con una película
de oro (~10 nm). Y con un microscopio electrónico
de transmisión “Tecnai G2-12” de 120 kV marca
FEI.
2.3.2 Análisis termogravimétrico (ATG): El
análisis termogravimétrico se realizó en un equipo
“SDT Q600” (TA Instrument) acoplado a
Discovery MS (TA Instrument), operando con
rampas de calentamiento de 20 °C/min, desde 50 °C
hasta 1200 °C bajo atmósfera de N2 con flujo de 50
ml/min.
2.3.3 Adsorción-desorción de N2 a 77K: Las
isotermas de adsorción-desorción de N2 se
obtuvieron en un equipo manométrico
(Micromeritics, ASAP 2000) a la temperatura de
nitrógeno líquido (77 K). Previo a las mediciones
las muestras fueron desgasificadas a 200 °C por 12
h. La superficie específica fue calculada mediante el
método BET (Brunauer et al, 1938). El volumen
total de poros (VTP) se estimó utilizando la regla de
Gurvich a una presión relativa de 0.98 (Gregg; Sing,
1982). Los métodos macroscópico αS-plot y
microscópico DFT fueron usados para calcular el
volumen de microporos (VµP). Adicionalmente con
el método DFT, se determinó la superficie
específica de los microporos (SµP). La distribución
de tamaño de poros se obtuvo con el software de
Quantachrome usando los métodos NLDFT para la
SBA-15 y KIT-6 (N2 at 77 K on silica, cylindrical
pores, NLDFT equilibrium model), SBA-16 (N2 at
77 K on silica, cylindrical/sphere pores, NLDFT
equilibrium model) y QSDFT para los CMK-n (N2
at 77 K on carbon, slit /cylindrical pores, adsorption
branch; N2 at 77 K on carbon, slit/cylindrical pores,
equilibrium model and N2 77 at 77 K on carbon,
slit/cylindrical/sphere, adsorption branch.
2.3.4 Adsorción de CO2 a 273K: Las
isotermas de CO2 se obtuvieron empleando un
sortómetro Micromeritics ASAP 2050, y el software
de AsiQwin, V.2.0 (Quantachrome Instruments)
com el kernel (CO2 at 273K on carbon, NLDFT
model).
3. RESULTADOS Y DISCUSIÓN
3.1 Microscopía electrónica de barrido (SEM) y
Microscopía electrónica de transmisión
3.1.1 Materiales mesoporosos ordenados de
sílice En la figura 1 se muestran las micrografías
SEM de las plantillas mesoporosas, se observa que
la muestra SBA-15 presenta una morfología
homogénea en forma de varilla o barra (rod like), la
SBA-16 exhibe una superficie rugosa a partículas
amorfas de superficie lisa y la KIT-6 enrollados de
estrutura cúbica con algunas deposiciones amorfas.
Figura 1. Imágenes SEM de las muestras: (a)
SBA-15, (b) SBA-16, (c) KIT-6.
3.1.2 Materiales nanoestrurados de carbón
3.1.2.1 Sacarosa como fuente de carbón: En
la figura 2 se observa que los materiales CMK-3
tienen una morfología tipo rodillo (rod type), y
similar a su plantilla (SBA-15). La morfología
rugosa de las muestras CMK-6 y CMK-8 puede
atribuirse a que la sacarosa no llenó uniformemente
la plantilla mesoporosa, mostrando una tendencia a
depositarse sobre la superficie externa de la
plantilla.
Figura 2. Imágenes SEM de las muestras (a)
CMK-3, (b) CMK-6, (c) CMK-8.
3.1.2.2 Alcohol furfurílico como fuente de
carbón: En la figura 3 se puede ver que la muestra
CMK-5 presenta una morfología del tipo tubular
(tube-type), similar a la estructura de la plantilla
SBA-15. Sin embargo, en las muestras CMK-7 y
CMK-9 se observa una morfología diferente a las
plantillas SBA-16 y KIT-6, respectivamente, lo cual
puede atribuirse a un exceso de alcohol furfurílico
en el llenado de la plantilla, el cual tiende a
depositarse en la superficie externa.
Figura 3. Imágenes SEM se las muestras de (a)
CMK-5, (b) CMK-7, (c) CMK-9.
Figura 4. Imágenes TEM se las muestras (a)
CMK-3, (b) CMK-6, (c) CMK-8, (d) CMK-5, (e)
CMK-7 y (f) CMK-9.
En la figura 4 se muestran las Micrografias
TEM de los materiales CMK-n que fueron
sintetizados con sacarosa y alcohol furfurílico como
fuentes de carbón. Se puede observar que todos los
materiales, presentan estructuras de poros
interconectados y con alto grado de ordenamiento.
los materiales CMK-3 y CMK-5 presentan poros
cilíndricos hexagonales con sistemas de
distribución de poros bimodales, en forma de
canales y circulos hexagonales. Por otro lado, los
materiales CMK-6 y CMK-7 presentan estructuras
cúbicas muy similar a las didtribuciones de su
matriz inorgánica con poros de estructura cúbica.
Finalmnete los materiales CMK-8 y CMK-9
exhiben poros en forma de canales cilíndricos
regulares.
3.2 Análisis termogravimétrico (ATG)
El análisis termogravimétrico se realizó al
composito (material resultante después de la etapa
de polimerización) para las muestras CMK-3 y
CMK-9 (cada una representa las fuentes de carbón
S y AF).
En la figura 5 se muestra el TG y DTG de los
compositos CMK-3 y CMK-9. En ambas muestras
se observa una pérdida de peso entre los 60 y 100
°C debido a la pérdida de agua; para el composito
CMK-9 se puede ver que hay una pérdida de masa
entre los 180 y 260 °C lo cual corresponde a la
eliminación de los átomos de oxígeno de los anillos
de furano (Wan et al, 1998). También se observa
una pérdida de peso a los 370 °C para el CMK-9 y
450 °C para el CMK-3 correspondiente a la
descomposición térmica del alcohol furfurílico y
sacarosa, respectivamente, para dar a la formación
del carbono grafítico.
50 150 250 350 450 550 650 750 850 9500
20
40
60
80
100
Pérd
ida
de p
eso
(%)
Temperatura (°C)
CMK-3
CMK-9
TG DTG
Figura 5. TG y DTG de los compositos CMK-3 y
CMK-5
3.3 Adsorción-desorción de N2 a 77K
Como se muestra en la figura 6, estos
materiales exhiben isotermas del tipo IV según la
clasificación de la IUPAC, las cuales son
características de este tipo de MMO; también se
observa que estas isotermas presentan un bucle de
histéresis tipo H1 para las muestras SBA-15 y KIT-
6 típico de materiales mesoporosos con poros
cilíndricos de tamaños bien definidos o de redes
tridimensionales (3D) de poros uniformes. Por otro
lado la muestra SBA-16 exhibe un bucle de
histéresis del tipo H2 característico de materiales
“cage- like” de poros interconectados. Los bucles de
histéresis de estas muestras cierran a una presión
relativa de ~0.65, excepto en la muestra SBA-16
donde el punto de cierre se encuentra en 0.42 de
p/p0 indicando que se encuentra presente el
fenómeno de cavitación o bloqueo de poros. Por
otro lado, se observa que hay una alta cantidad
absorbida a presiones relativas muy bajas, por
debajo de los 0.05 p/p0 relacionado con el llenado
de los microporos y con la fuerte interacción
adsorbato-adsorbente (Barrera, 2014). La adsorción
a presiones relativas mayores (0.05<p/p0<0.7) se
puede atribuir a la adsorción mono-multicapa de
nitrógeno en las paredes de los mesoporos.
SBA-15
SBA-16
KIT-6
0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.00
5
10
15
20
25
30
35
40
45
na
ds /
mm
olg
-1
p/p0
Figura 6. Isotermas de adsorción-desorción
de N2 a 77K de las muestras SBA-15, SBA-16 y
KIT-6
En la figura 7 se observa que las muestras de
los (MNC) presentan isotermas del tipo IV con
diferentes bucles de histéresis, H2-a (para CMK-3,
CMK-5 y CMK-8) y H4 (para CMK-6 y CMK-7),
característico de materiales mesoporosos; la
muestra CMK-9 no presentó histéresis, sin
embargo, mediante S-plot y DFT se determinó que
el material es micro-mesoporoso. Se observa que en
todos los casos el bucle de histéresis cierra alrededor
de 0.42 de p/p0, indicando la presencia del
fenómeno de cavitación por la interconexión de los
mesoporos. En la tabla 1 se muestran las
propiedades texturales de los MNSi y los MNC.
CMK-3
CMK-5
CMK-6
CMK-7
CMK-8
CMK-9
0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.00
5
10
15
20
25
30
35
40
45
n ads /
mm
olg
-1
p/p0
Figura 7. Isotermas de adsorción-desorción
de N2 a 77 K de las muestras CMK-n.
Distribuciones del tamaño de Poros (PSD:
En la figura 8 se muestra las PSD del SBA-15 y
KIT-6 los cuales exhiben tamaños de mesoporos
(primarios) bien definidos, con valores entre 7.5 y
8.0 nm, en cambio, el SBA-16 presenta un pico
pequeño en la región mesoporosa, alrededor de los
8 nm.
0 2 4 6 8 10 12 14
0.0
0.3
0.6
0.9 SBA-15
SBA-16
KIT-6
V
p/
wp /
cm
3n
m-1g
-1
Tamaño de poro / nm
Figura 8. Distribuciones del tamaño de poros de
las muestras SBA-15, SBA-16 y KIT-6, obtenidas
a partir de las isotermas de N2 a 77 K.
En la figura 9 se presentan las PSD de las
muestras CMK-3, CMK-5, CMK-6, CMK-7, CMK-
8 y CMK-9. Se observa que los MNC del tipo CMK
presentan distribuciones bimodales en todos los
casos, con presencia de poros en la región
microporosa y mesoporosa. Los materiales
presentan distribuciones bien definidas, excepto las
muestras CMK-6 y CMK-7, que tienen un bajo
volumen de mesoporos, lo cual también se observó
en la plantilla SBA-16 que se utilizó para sintetizar
estos dos materiales.
Las PSDs de los CMK-n en la región
microporosa están centradas alrededor de 1 nm,
mientras tanto en la región mesoporosa (excepto la
CMK-6 y CMK-7) las PSDs están centradas entre
3.5 y 4.5 nm. Estos tamaños de poro, están
relacionados con la distancia entre las paredes de los
poros de las plantillas de sílice y con la contracción
estructural que sufre el CMK-n durante el proceso
de carbonización (Jun et al, 2000).
0 2 4 6 8 10 12 14
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
CMK-3
CMK-5
CMK-6
CMK-7
CMK-8
CMK-9
V
p/
wp /
cm
3n
m-1g
-1
Tamaño de poro / nm
Figura 9. Distribuciones de tamaño de poros de las
muestras CMK-n, obtenidas a partir de las
isotermas de N2 a 77 K
3.4 Adsorción de CO2 a 273 K
0 2 4 6 8 100123456789
101112
CMK-5
CMK-7
CMK-9
CMK-3
CMK-6
CMK-8
CO
2Up
tak
e (m
mo
l.g-1
)
Presión (Bar)
Figura 10. Isotermas de adsorción de CO2 a 273 K
para las muestras CMK-n
En las gráficas de la figura 10 se observan
las isotermas de adsorción de CO2 a 273 K hasta 1
atm de presión, para la serie de materiales CMK-n.
Esta técnica se realizó con el fin de complementar
la técnica de sorción de N2 a 77 K, y poder estudiar
detalladamente la ultramicroporosidad de los CMK-
n. En la tabla 1 se muestran los resultados del
cálculo de la microporosidad obtenidos por los
diferentes métodos y gases. Uno de estos cálculos
se realizó empleando el modelo Dubinin -
Radushkevich (DR) para las isotermas de CO2 a 273
K. En la figura x se observa que la muestra CMK-5
con mayor superficie específica fue la segunda
muestra que presentó menor cantidad de
microporos. A diferencia de la muestra CMK-3
cuya superficie específica fue intermedia presentó
los valores más altos de microporosidad.
0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
Vp
/w
p /
cm
3n
m-1g
-1
CMK-3
CMK-5
CMK-6
CMK-7
CMK-8
CMK-9
Tamaño de poro / nm
Figura 11. Distribuciones de tamaño de poros de
los CMK-n obtenidas a partir de CO2 a 273 K.
En esta serie de materiales CMK-n, también
se realizó la distribución de tamaño de poros o PSD.
Las PSD se calcularon con los datos experimentales
de las isotermas de adsorción de CO2 a 273 K. El
resultado de este cálculo se puede observar en la
figura 11. Claramente se evidencia que la serie de
los CMK-n presentan tres distribuciones bien
marcadas en la región de la microporosidad.
Primeramente, se observa una distribución bimodal
en el rango de la ultramicroporosidad, seguido de
una distribución unimodal en la región de la
supermicroporosidad. Con valores de 0.35, 0.5 y
0.85 nm respectivamente. Sin embargo, se notan
algunas diferencias entre estos materiales.
Observando detalladamente las PSD en cada región,
se encontró que los carbones obtenidos con sacarosa
como fuente de carbón, presentan mayor
ultramicroporosidad. A diferencia de los materiales
que se obtuvieron utilizando alcohol furfurílico
como fuente de carbón, los cuales presentan menos
cantidad de ultramicroporos. Caso similar ocurre en
la región de la supermicroporosidad.
3.5 Adsorción de H2 a 77 K
En la tabla 1 se muestran las propiedades
texturales de los materiales CMK-n y la capacidad
de almacenamiento/adsorción de hidrógeno (CAH2) de los mismos. Los datos de (CAH2) se obtuvieron a
partir de las isotermas experimentales mostradas en
la figura 12.
En la tabla se puede observar que la muestra
que presentó el mejor comportamiento, mayor
capacidad de adsorción (CAH2) es la CMK-5, la
cual presenta uma alta SMP. Por otro lado, también
se puede observar que la muestra CMK-6 tiene una
(CAH2) similar a la del material CMK-5,
Tabla 1. Propiedades texturales de los CMK-n y capacidad de almacenamiento de H2
Material
SBET
(m2/g)
SMP
(m2/g)
SμP
(m2/g)
VμP-
(cm3/g)
VμP-DFT
(cm3/g)
VμP-DR
(cm3/g)
VTP
(cm3/g)
H2 uptake
(mg/g)
CMK-3 1090 510 580 0.16 0.19 0.23 0.90 19.3
CMK-5 1630 1310 320 0.14 0.16 0.17 1.37 23.7
CMK-6 1150 400 750 0.31 0.29 0.22 0.67 23.2
CMK-7 750 300 450 0.18 0.18 0.15 0.45 14.4
CMK-8 1200 620 580 0.19 0.20 0.21 1.04 23.0
CMK-9 1580 1150 430 0.14 0.20 0.20 1.13 22.7
SBET: Superficie específica (obtenida por el método de Brunauer-Emmett y Teller)
SµP: Superficie específica de los microporos (superficie específica acumulada a 2 nm por DFT)
SMP: Superficie específica de los mesoporos (SBET – SµP)
VTP: Volumen total de poros (obtenido por la regla de Gurvich)
VμP: Volumen de microporos (obtenidos por S-plot, DFT y DR)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 100
5
10
15
20
25
CMK-5
CMK-7
CMK-9
CMK-3
CMK-6
CMK-8
H2 u
pta
ke
/ m
gg-1
Presión /bar
Figura 12. Adsorción de hidrógeno de los MNC
y es la que presenta la mayor SµP entre los seis
materiales trabajados. Los resultados obtenidos con
los CMK-n estudiados indican que la CAH2 de un
material poroso dependerá no solo de los
microporos (como usualmente es reportado) sino
que también los mesoporos juegan un papel muy
importante. En este sentido, con el fin de estudiar la
correlación que existe entre las propiedades
texturales de los adsorbentes y su capacidad de
adsorción de H2 (CAH2), se llevó a cabo un análisis
estadístico mediante el software Design Expert,
donde se estudió la influencia de la superficie de los
microporos (SµP) y los mesoporos (SMP) en la
CAH2. En estudios realizados por otros autores se ha
reportado que el papel que juegan los microporos es
de gran importancia, atribuyéndole casi en su
totalidad la CAH2 (Zubizarreta et al, 2009),
(Kaisheng et al, 2007). Sin embargo, en materiales
jerárquicos como los obtenidos en este trabajo se ha
encontrado que los mesoporos presentes en el
material también contribuyen en la CAH2. Mediante
el uso de Design Expert se pudo establecer que en
los materiales tipo CMK-n la CAH2 está relacionada
con la SµP y SMP mediante la siguiente expresión
(ecuación 01):
MPP SS
g
mgH 012.0025.041.02
(01)
De la anterior expresión (con R2 = 0.925) se puede
derivar que con 100 m2/g de superficie específica de
microporos se logra una CAH2 de 2.5 mg/g, en
cambio con 100 m2/g de superficie específica de
mesoporos se alcanza una CAH2 de 1.2 mg/g. Esto
muestra que la SµP contribuye a la CAH2 en
aproximadamente 2 veces más que la SMP. En los
CMK-n estudiados se encontró una interesante
relación entre las propiedades texturales y la CAH2
y mediante los resultados mostrados anteriormente
se reafirma el interés en estudiar este tipo de
materiales, ya que debido a su método de síntesis
sus tamaños de poro pueden ser diseñados variando
y controlando las diferentes plantillas y condiciones
de síntesis.
4. CONCLUSIONES
Se sintetizó una serie de materiales
nanoestructurados de carbón del tipo CMK, a partir
de plantillas de sílice y, sacarosa y alcohol
furfurílico como fuentes de carbón, para utilizarlos
en el almacenamiento de hidrógeno. Los resultados
mostraron que estos materiales tienen un muy buen
desempeño para ser utilizados en la adsorción de
hidrógeno a las condiciones presión y temperatura
estudiadas. Se encontró que la CAH2 está
fuertemente relacionada con las propiedades
texturales de los materiales, estableciéndose una rol
importante tanto para la superficie microporosa
como la superficie mesoporosa.
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