Simulación de la Adsorción de Metano en Carbón Activado por medio de Dinámica Molecular

Resumen Título: Simulación de la adsorción de metano en carbón activado por medio de dinámica molecular* Autores: Andrés Felipe Saravia Castañeda, Haider Yilfren Prada Rivera ** Palabras clave: Adsorción, Metano, Carbón Activado, Dinámica Molecular, LAMMPS. Descripción: En este trabajo, diferentes s...

Full description

Autores:
Saravia Castañeda, Andrés Felipe
Prada Rivera, Haider Yilfren
Tipo de recurso:
Trabajo de grado de pregrado
Fecha de publicación:
2022
Institución:
Universidad Industrial de Santander
Repositorio:
Repositorio UIS
Idioma:
spa
OAI Identifier:
oai:noesis.uis.edu.co:20.500.14071/12085
Acceso en línea:
https://noesis.uis.edu.co/handle/20.500.14071/12085
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Palabra clave:
Adsorción
Metano
Carbón Activado
Dinámica Molecular
LAMMPS
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Rights
openAccess
License
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description Resumen Título: Simulación de la adsorción de metano en carbón activado por medio de dinámica molecular* Autores: Andrés Felipe Saravia Castañeda, Haider Yilfren Prada Rivera ** Palabras clave: Adsorción, Metano, Carbón Activado, Dinámica Molecular, LAMMPS. Descripción: En este trabajo, diferentes simulaciones de la captura de metano con carbón activado a varias presiones fueron desarrolladas, por medio de la aplicación de los algoritmos de la dinámica molecular (DM) y el campo de fuerza COMPASS. La celda de simulación fue construida con base en láminas de grafeno de 41 anillos (108 átomos de C y 30 átomos de H); la celda de carbón activado fue representado por 48 láminas de grafeno, en una caja de con dimensiones 50x50x50 Å3. La celda de carbón activado fue relajada por medio de una simulación con DM, utilizando el programa de uso libre LAMMPS, para la generación de una estructura estable. La estructura estable de carbón activado fue rodeada con diferente cantidad de moléculas de metano, conformando una estructura de simulación de 150x150x150 Å3; el número de moléculas de metano fue fijado, según la presión de trabajo, para 1, 5, 10, 15, 30 y 60 atm. Las simulaciones de la adsorción de metano con carbón activado a las diferentes presiones fueron ejecutadas por DM, utilizando el programa LAMMPS. Según los resultados de simulación, la celda de carbón activado de configuración estable un tamaño de poro promedio o distancia promedio entre las láminas de grafeno, de 2,85 Å. Este valor de tamaño de poro se encuentra en el intervalo de valores de poro reportado por varios documentos de literatura. Asimismo, según la simulación de la adsorción de metano en carbón activado mostró resultados concordantes con los reportes de literatura; según los resultados, un aumento en la presión del sistema conduce a un aumento en la adsorción de metano. Aunque los resultados del presente documento concuerdan con diferentes reportes de literatura, el desarrollo de simulaciones considerando un tamaño de poro promedio es recomendable para futuros trabajos en el tema.
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Descripción: En este trabajo, diferentes simulaciones de la captura de metano con carbón activado a varias presiones fueron desarrolladas, por medio de la aplicación de los algoritmos de la dinámica molecular (DM) y el campo de fuerza COMPASS. La celda de simulación fue construida con base en láminas de grafeno de 41 anillos (108 átomos de C y 30 átomos de H); la celda de carbón activado fue representado por 48 láminas de grafeno, en una caja de con dimensiones 50x50x50 Å3. La celda de carbón activado fue relajada por medio de una simulación con DM, utilizando el programa de uso libre LAMMPS, para la generación de una estructura estable. La estructura estable de carbón activado fue rodeada con diferente cantidad de moléculas de metano, conformando una estructura de simulación de 150x150x150 Å3; el número de moléculas de metano fue fijado, según la presión de trabajo, para 1, 5, 10, 15, 30 y 60 atm. Las simulaciones de la adsorción de metano con carbón activado a las diferentes presiones fueron ejecutadas por DM, utilizando el programa LAMMPS. Según los resultados de simulación, la celda de carbón activado de configuración estable un tamaño de poro promedio o distancia promedio entre las láminas de grafeno, de 2,85 Å. Este valor de tamaño de poro se encuentra en el intervalo de valores de poro reportado por varios documentos de literatura. Asimismo, según la simulación de la adsorción de metano en carbón activado mostró resultados concordantes con los reportes de literatura; según los resultados, un aumento en la presión del sistema conduce a un aumento en la adsorción de metano. Aunque los resultados del presente documento concuerdan con diferentes reportes de literatura, el desarrollo de simulaciones considerando un tamaño de poro promedio es recomendable para futuros trabajos en el tema.PregradoIngeniero QuímicoAbstract Title: Simulation of methane adsorption on activated carbon by molecular dynamics*. dynamics*. Authors: Andres Felipe Saravia Castañeda, Haider Yilfren Prada Rivera ** Keywords: Adsorption, Methane, Activated Carbon, Molecular Dynamics, LAMMPS. Description: In this work, different simulations of methane capture with activated carbon at various pressures were developed, through the application of molecular dynamics (MD) and COMPASS force field algorithms. The simulation cell was constructed based on graphene sheets of 41 rings (108 C atoms and 30 H atoms); the activated carbon cell was represented by 48 graphene sheets, in a box with dimensions 50x50x50 Å3. The activated carbon cell was relaxed by means of a DM simulation, using the free-to-use program LAMMPS, for the generation of a stable structure. The stable activated carbon structure was surrounded with different amount of methane molecules, forming a simulation structure of 150x150x150 Å3; the number of methane molecules was fixed, according to the working pressure, for 1, 5, 10, 15, 30 and 60 atm. The simulations of methane adsorption with activated carbon at the different pressures were run by DM, using the LAMMPS program. According to the simulation results, the activated carbon cell configuration stable an average pore size, or average distance between the graphene sheets, of 2.85 Å. This pore size value is in the range of pore values reported by several literature papers. Also, according to the simulation of methane adsorption on activated carbon showed results in agreement with literature reports; according to the results, an increase in system pressure leads to an increase in methane adsorption. Although the results of the present paper are in agreement with different literature reports, the development of simulations considering an average pore size is recommended for future work on the subject.application/pdfspaUniversidad Industrial de SantanderIngeniería QuímicaUniversidad Industrial de SantanderUniversidad Industrial de SantanderAdsorciónMetanoCarbón ActivadoDinámica MolecularLAMMPSAdsorptionMethaneActivated CarbonMolecular DynamicLAMMPSSimulación de la Adsorción de Metano en Carbón Activado por medio de Dinámica MolecularSimulation of Methane Adsorption on Activated Carbon by Molecular DynamicsTesis/Trabajo de grado - Monografía - Pregradohttp://purl.org/coar/version/c_b1a7d7d4d402bccehttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1fLICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-82237https://noesis.uis.edu.co/bitstreams/17701330-d7a9-4f56-b0d3-6d737e5460e8/downloadd6298274a8378d319ac744759540b71bMD53ORIGINALNota de proyecto.pdfNota de proyecto.pdfapplication/pdf44760https://noesis.uis.edu.co/bitstreams/593f38d9-8705-4e29-bc4b-f6aec922d96b/download9bc81928664366b264fb830959a70976MD52Carta Autorizacion.pdfCarta Autorizacion.pdfapplication/pdf151187https://noesis.uis.edu.co/bitstreams/f9f70200-8fca-4fc1-978a-793e160c960a/download2656b5f7d0abceaa120147e4c55d5e06MD54Documento.pdfDocumento.pdfapplication/pdf876617https://noesis.uis.edu.co/bitstreams/8e788f45-b111-453d-9831-4c401be2bf39/download98874a17da18c89ac14aa3b9c271e01fMD5520.500.14071/12085oai:noesis.uis.edu.co:20.500.14071/120852023-04-25 11:50:41.427http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/info:eu-repo/semantics/openAccessembargohttps://noesis.uis.edu.coDSpace at UISnoesis@uis.edu.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