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Tipo: TCC
Título: Otimização e automatização na caracterização de estruturas nanoporosas por distribuição de energia potencial: armazenamento de hidrogênio
Autor(es): Monte, Maxwell Tavares
Orientador: Silvino, Pedro Felipe Gadelha
Coorientador: Oliveira, José Carlos Alexandre de
Palavras-chave em português: Adsorção;Ciência dos materiais;Automatização;Otimização
Palavras-chave em inglês: Adsorption;Materials science;Automatization;Optimization
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA
Data do documento: 2025
Citação: MONTE, Maxwell Tavares. Otimização e automatização na caracterização de estruturas nanoporosas por distribuição de energia potencial: armazenamento de hidrogênio. 2025. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Química) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2025.
Resumo: Tendo em vista a busca do uso de novas fontes de energia alternativas, sendo o hidrogênio um dos candidatos mais pesquisados e com bom potencial futuro, tem crescido a necessidade de avaliar a melhor forma de armazenar esses combustíveis. Entre as diversas formas pesquisadas para o armazenamento e transporte do hidrogênio, o uso de materiais nanoporosos capazes de adsorver o hidrogênio tem ganhado destaque devido a sua eficiência e economia. Visando a adsorção como metodologia de armazenamento de hidrogênio, utiliza-se da ciência dos materiais, área esta capaz de avaliar sem a necessidade de aplicação de testes experimentais exaustivos o potencial de adsorção de hidrogênio em estruturas nanoporosas, pois com as propriedades físico-químicas do combustível e do material adsorvente é possível realizar simulações que avaliam o tipo e a intensidade das interações entre o adsorvente e o adsorvato. Neste trabalho foi estudado o uso de zeólitas e Metalic Organic Framework (MOF) como materiais para adsorção de hidrogênio. Esses materiais possuem grande diversidade de composições e estruturas, assim possibilitando encontrar materiais com propriedades ótimas para a adsorção de hidrogênio. Foi utilizado de uma rotina em python para obter a distribuição de energia potencial interatômicas puras, ou seja, sem consideração de cargas, calculadas pelo potencial de Lennard-Jones para assim caracterizar cada estrutura e avaliar quais seriam as que melhor poderiam armazenar o hidrogênio, além de buscar generalizar a funcionalidade da rotina para diferentes tipos de adsorvatos. Foram analisadas 62 estruturas de zeólitas e 194 estruturas de MOF’s obtidas nos bancos de dados de Database of Zeolite Structures e MOFX-DB respectivamente, na qual os resultados obtidos servirão posteriormente para a alimentação de redes neurais com objetivo de selecionar as melhores estruturas para a adsorção de hidrogênio. O uso dos dados de distribuição de energia potencial na forma de histogramas de energia se mostrou promissores como parâmetro de caracterização das estruturas, permitindo verificar a tendência de quais estruturas que possuem maior potencial de adsorção.
Abstract: Observing the search for new alternative energy sources, with hydrogen being one of the more promising choices being analyzed, the need to evaluate the best way to storage these fuels has grown. Among the various ways researched for hydrogen storage and transportation, the use of nanoporous materials capable of adsorbing hydrogen has gained attention due to its efficiency and economy. Aiming at adsorption as a hydrogen storage methodology, materials science is used, an area capable of evaluating the potential for hydrogen adsorption in nanoporous structures without the need for exhaustive experimental tests, because with use of the physical-chemical properties of the fuel and adsorbent material is possible to execute simulations to analyze the type and intensity of interatomic interactions between adsorbent and adsorbate. In this work has been studied the use of zeolites and Metalic Organic Framework (MOF) as adsorption materials to hydrogen. These materials have a wide diversity of compositions and structures, thus making it possible to find materials with optimal properties for hydrogen adsorption. A python routine was used to obtain the potential energy distribution of the pure interactions, without considering charges, calculated by the Lennard-Jones potential to be used to characterize each structure and evaluate which are the bests to store hydrogen, in addition to seeking to generalize the functionality of the routine for different types of adsorbates. 62 zeolite structures and 194 MOF structures respectively obtained from the Database of Zeolite Structures and MOFX-DB databases were analyzed, and the results obtained will later be used to feed neural networks with the aim of selecting the best structures for hydrogen adsorption. The use of potential energy distribution data in the form of energy histograms proved to be promising as a parameter for characterizing the structures, allowing the verification of the tendency of which structures have the greatest adsorption potential.
URI: http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/81842
ORCID do(s) Autor(es): https://orcid.org/0009-0008-6373-3283
Currículo Lattes do(s) Autor(es): http://lattes.cnpq.br/0546581363239452
ORCID do Orientador: https://orcid.org/0000-0002-0405-5813
Currículo Lattes do Orientador: http://lattes.cnpq.br/9764420521988412
ORCID do Coorientador: https://orcid.org/0000-0002-9137-7481
Currículo Lattes do Coorientador: http://lattes.cnpq.br/2534664728783506
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
Aparece nas coleções:ENGENHARIA QUÍMICA - Monografias

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