Simulación molecular de la adsorción de CO2 en carbón activado
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Date
2022-11-14
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Universidad Industrial de Santander
Abstract
El objetivo de este trabajo es simular la captura de {\rm CO}_2 por carbón activado y determinar las interacciones que conducen al proceso de captura, empleando la simulación molecular a presiones diferentes y tomando una celda para la simulación que se compone de 41 anillos, los cuales conllevan 108 átomos de carbono y 30 átomos de hidrogeno y está representada en 48 láminas de grafeno. Está celda tiene dimensiones de 50x50x50 Å3.
La cantidad de láminas y tamaño de la celda fueron determinadas con base a la densidad del carbón activado (1.48 \frac{g}{mL}). Posteriormente tubo una pérdida de temperatura hasta llegar a la estabilidad la cual redondea los 300 °K. Se añadieron para la primera simulación 76 moléculas de {\rm CO}_2 para una presión de 1 atm, donde se produjo un aumentando de las dimensiones de celda a 150x150x150 Å3. Estas moléculas fueron aumentando conforme aumentaba el número de simulaciones. Este valor se determinó mediante la ecuación de estado de gas ideal.
Las presiones consideraras para llevar a cabo la simulación fueron: 1 atm, 5atm, 10atm, 15atm, 30atm y 60atm. Por último, las moléculas que se encontraban en un rango menor a 5 Å se consideraron como adsorbidas. Se comprobó que el valor promedio de poro para una adsorción ideal se estimó en 5,63 Å, este valor es menor al reportado en la literatura.
Se comprobó que existe una relación directamente proporcional entre la presión y la captura de dióxido de carbono, alcanzando una efectividad en la adsorción en presiones superiores a 15 atm.
Description
Keywords
Carbón activado, Simulación molecular, LAMMPS