Aproximación in sílico a la adsorción de etanol, etanal y ácido etanoico en la superficie (001) Ni(OH)2 mediante dinámica molecular

In silico approachto etanol, etanal, and ethanoic acid adsorption in (001)Ni(OH)2 surface by molecular dynamics

Abstract

La contaminación ambiental y el agotamiento de los combustibles fósiles han impulsado la búsqueda de fuentes alternativas de energía. Las celdas de combustible han ganado popularidad porque convierten directamente la energía química en energía eléctrica utilizable. Las celdas de combustibles alcalinas de etanol directo presentan cualidades prometedoras ya que pueden utilizar catalizadores diferentes a los metales nobles, disminuyendo su costo. Uno de los retos de esta tecnología es el diseño de nuevos catalizadores que aumenten la eficiencia de las celdas. El propósito de esta investigación fue utilizar los métodos de dinámica molecular, específicamente el programa AMS-REAXFF para determinar los coeficientes de difusión del etanol sobre una superficie β-Ni(OH)2 a diferentes temperaturas. Adicionalmente, se calcularon las energías de adsorción tanto del etanol como de sus productos de oxidación (etanal y ácido etanoico) sobre la superficie β-Ni(OH)2 a diferentes temperaturas. Los resultados obtenidos indican que el coeficiente de difusión del etanol aumenta proporcionalmente con la temperatura y el ajuste de mínimos cuadrados indica que cumple el modelo de Arrhenius. La energía de activación predicha es positiva, indicando la necesidad de suministrar energía al sistema para iniciar el proceso de difusión. De acuerdo con los resultados obtenidos para las energías de adsorción, la molécula de etanol presenta una menor afinidad hacia la superficie (001) del β-Ni(OH)2 en comparación con las moléculas de etanal y ácido etanoico respectivamente. Sin embargo, para el rango de temperaturas seleccionado (bajas temperaturas) la variación de la energía de adsorción se mantuvo dentro del mismo orden de magnitud.