https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/20014| File | Description | Size | Format | |
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| willamsrodrigoquispeurure.pdf | 6.96 MB | Adobe PDF | View/Open |
| Type: | Dissertação |
| Title: | A adsorção de H2 em estruturas de γ-grafidino decoradas com metais alcalinos sob temperatura: uma abordagem computacional |
| Author: | Urure, Willams Rodrigo Quispe |
| First Advisor: | Sato, Fernando |
| Referee Member: | Marçal, Nei |
| Referee Member: | Carvalho, Ana Claudia Monteiro |
| Resumo: | Este trabalho tem como objetivo investigar, por meio de simulações computacionais, o armazenamento de moléculas de H2 em estruturas bidimensionais de γ-grafidino, tanto na sua forma pura quanto decoradas com metais alcalinos. Para isso, foram realizadas simulações baseadas na teoria do funcional da densidade Tight-Binding (DFTB), visando compreender os mecanismos de adsorção, a estabilidade térmica e a dessorção, incluindo o estudo de dinâmica molecular. As análises incluíram a avaliação da energia de adsorção e da temperatura de dessorção. Utilizou-se dinâmica molecular em baixa temperatura como ferramenta para o refinamento da otimização e com rampa de aquecimento para estimar a temperatura de dessorção. Os resultados indicaram que a funcionalização com metais alcalinos, embora reduza a capacidade gravimétrica de adsorção de H2, mantém a estabilidade estrutural. Contudo, aumenta significativamente a temperatura de dessorção, o que representa uma melhora importante para a aplicação prática, pois uma maior estabilidade térmica garante um controle mais seguro e eficiente sobre a liberação do hidrogênio armazenado. Adicionalmente, foram observadas alterações relevantes no perfil de adsorção, sugerindo potencial para aplicações em sistemas de armazenamento de energia. Conclui-se que as estruturas estudadas apresentam características promissoras para tecnologias de armazenamento de hidrogênio, destacando-se pela melhora na estabilidade térmica de dessorção. Trabalhos futuros podem explorar grafidinos funcionalizados com outros elementos decoradores e a adsorção de diferentes moléculas, visando ampliar a aplicabilidade do material. |
| Abstract: | This work aims to investigate, through computational simulations, the study of H2 adsorption on γ–graphidine structures decorated with alkaline metals. Therefore, simulations based on Density Functional Tight-Binding Theory (DFTB) were performed to understand the adsorption mechanisms, thermal stability, and desorption, including molecular dynamics. The analyses included evaluating the adsorption energy and desorption temperature. Low-temperature molecular dynamics was used as a method for refining the optimization, and a heating method was used to estimate the desorption temperature. The results indicated that functionalization with alkaline metals, although reducing the gravimetric capacity for the adsorption of H2, maintains structural stability. However, it significantly increases the desorption temperature, which represents an important improvement for practical application, as greater temperature stability ensures safer and more efficient control over the release of stored hydrogen. Additionally, significant changes in the adsorption profile were observed, suggesting potential for applications in energy storage systems. It is concluded that the studied structures present promising characteristics for hydrogen storage technologies, notably improved desorption temperature stability. Future work may explore the graphdiyne functionalized with other decorative elements and the adsorption of different molecules, aiming to expand the material’s applicability. |
| Keywords: | Grafidino Armazenamento de hidrogênio Simulação computacional Graphdiyne Hydrogen storage Computer simulation |
| CNPq: | CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA |
| Language: | por |
| Country: | Brasil |
| Publisher: | Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF) |
| Institution Initials: | UFJF |
| Department: | ICE – Instituto de Ciências Exatas |
| Program: | Programa de Pós-graduação em Física |
| Access Type: | Acesso Aberto Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil |
| Creative Commons License: | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/ |
| URI: | https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/20014 |
| Issue Date: | 26-Sep-2025 |
| Appears in Collections: | Mestrado em Física (Dissertações) |
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