Design and modification of nanoporous adsorbents for enhanced hydrogen storage systems

El almacenamiento de hidrógeno como vector energético desempeña un papel crucial en la transición hacia fuentes de energía sostenibles. Como combustible limpio, el hidrógeno ofrece una solución prometedora para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero y mitigar el cambio climático. Sin embargo, su implementación enfrenta desafíos significativos, como su baja densidad energética volumétrica y las dificultades técnicas relacionadas con su almacenamiento y transporte. Esta tesis aborda estas problemáticas explorando el uso de materiales porosos avanzados, como las estructuras metal-orgánicas (MOFs) y carbones activados, para mejorar la eficiencia del almacenamiento de hidrógeno, tanto en fase seca como en forma de hidratos de clatrato. Durante la investigación se han diseñado materiales optimizados en sus propiedades térmicas, mecánicas y de adsorción, además de explorar estrategias innovadoras como el nanoconfinamiento, que permite la formación de hidratos de hidrógeno bajo condiciones más moderadas. Por un lado, se diseñaron materiales basados en el MOF pero con propiedades térmicas mejoradas al introducir grafito en su estructura, logrando altas capacidades de adsorción y una disipación eficiente del calor durante los ciclos de adsorción/desorción. Por otro lado, se demostró cómo la utilización de materiales nanoporosos permitió reducir las condiciones extremas de presión y temperatura necesarias para la formación de hidratos de hidrógeno. Entre los avances más destacados se incluye el uso de MOFs funcionalizados con porfirinas como nanoreactores, que aceleraron la nucleación y el crecimiento de hidratos, facilitando su formación en condiciones moderadas. Los resultados obtenidos abordan uno de los principales desafíos del hidrógeno: su almacenamiento eficiente y seguro. Estos avances acercan esta tecnología a aplicaciones prácticas a gran escala, abriendo nuevas oportunidades para sistemas de almacenamiento más compactos, económicos y sostenibles. En conclusión, esta tesis contribuye significativamente al campo del almacenamiento de hidrógeno, demostrando que el diseño de materiales porosos avanzados y estrategias innovadoras, como el nanoconfinamiento, son herramientas clave para superar las limitaciones actuales y promover un futuro energético sostenible.

Author

• Farrando Pérez, Judit

• Hidrógeno
• Adsorción
• Carbón activado
• MOF
• Hidratos de hidrógeno

Identifier

hdl:10045/163620

OAI identifier oai:identifier

oai:rua.ua.es:10045/163620