En els últims anys, els esforços per desenvolupar una font d’energia neta i eco-
nòmicament viable s’han incrementat. Aquests esforços són una resposta al crei-
xent consum de combustibles i l’alt impacte ambiental i sociopolític de l’exploració
i l’ús d’hidrocarburs o energia nuclear. Una de les alternatives més prometedores
explorades avui dia és l’ús de H2 com a vector energètic. No obstant això, exis-
teixen algunes limitacions relacionades amb la producció i emmagatzematge que
han de ser superades.
Centrats en el problema de l’emmagatzematge de H2 , en aquesta investiga-
ció s’ha estudiat, emprant tècniques químic-computacionals, les propietats fisico-
químiques que promouen l’adsorció d’hidrogen en sòlids cristallins microporosos
metall-orgànics (MOFs). De l’anàlisi dels resultats, s’han identificat alguns argu-
ments que poden ser utilitzats com a referència per orientar el disseny i la síntesi
de nous MOFs amb millors propietats per a l’adsorció d’H2 .
Al llarg de l’estudi, els següents aspectes han estat avaluades en detall: i. la
naturalesa de les interaccions moleculars entre el adsorbato i els diferents com-
ponents del material i ii. les característiques estructurals que promouen o li-
mitar l’adsorció. Aquests aspectes van ser estudiats amb tècniques de químic-
computacionals, com ara càlculs de química quàntica (amb mètodes els semiem-
pírics PM6, HF i MP2) i simulacions de dinàmica molecular i Monte Carlo. Els
resultats es van analitzar en una funció de les propietats físiques dels materials
seleccionats per a l’estudi.
En una primera fase, la interacció de les molècules d’H2 amb el MOF-5 es van
avaluar a través de càlculs de química quàntica. Com que els llocs d’adsorció més
forts van ser localitzats en posicions properes als àtoms del metall (Zn (II)), es va
realitzar un estudi addicional amb quatre tipus de centres metàllics comunament
observats en les unitats estructurals inorgànics de MOFs, com ara el UIO-66, el
MFU-1b, el MIL-47 i el MIL-48A (Pd).
Emprant càlculs de química quàntica, en particular el mètode MP2, es van es-
timar les càrregues màximes de molècules d’adsorbato adsorbibles en els centres
d’adsorció. Amb aquests resultats, la composició de cada material i les seves pro-
pietats físiques, es van calcular les capacitats gravimètriques i volumètriques.
Com a resultat general, es va determinar que un MOF amb potencial utilitat per
a l’emmagatzematge d’hidrogen ha de tenir una densitat en un rang de 0.7-1.0
g/cm3, una densitat d’àtoms metàllics ∼0.004 At. M./Å i centres d’adsorció la to-
pologia i accessibilitat permeti l’adsorció de més de 3 molècules d’H2 per àtom de
metall.