Carta

An ab initio study of platinum hydrogen interaction

J.H. Pacheco*, A. Bravo**, and O. Novara***

** Centro Regional de Investigación en Materiales, ITESM–CEM, Carretera Lago de Guadalupe Km. 3.5, Atizapán 52926 Edo. Mex.

* Instituto Tecnológico de Toluca, Av. Tecnológico s/n, Metepec, Edo. Mex. 52140, Apartado Postal 890, México,
e–mail: hpacheco@ittoluca.edu.mx

*** Instituto de Física, UNAM, Apartado Postal 20–364, D.F. 01000, México
Member of El Colegio Nacional

Recibido el 4 de agosto de 2006
Aceptado el 22 de agosto de 2006

Abstract

Potential energy surfaces of the ground state ³D(5d⁹6s¹) and the first excited state ¹S(5d¹⁰) of the Pt–H2 interaction are calculated by using variational and perturbative MRCI and pseudopotential relativistic methodologies in order to obtain the distances and the energies of adsorption. Reaction mechanisms between Pt and H2 are established. Hydrogen H2 and oxygen O2 are the fuels used in a commercial fuel cell, where the proper mechanism of hydrogen storage is actually a process that is complicated to find. Thus, theoretical calculations can be very useful in these designs. The potential energy surfaces involved in these processes are obtained, and the probability of transition between them is obtained by means of Landau–Zener Theory. Futhermore, the physisorption of the hydrogen molecule H2 on platinum Pt metal atom, and the chemisorption of the two hydrogen atoms on Pt are obtained and explained.

Keywords: Nonadiabatic transition probability; avoided crossing; hydrogen chemisorpton; hydrogen physisorption.

Resumen

Se calculan superficies de energía potencial del estado base ³D(5D⁹6s¹) y del primer estado excitado ¹S(5d¹⁰) de la interacción Pt–H2 usando metodologías MRCI variacionales y perturbativas, junto con el uso de seudopotenciales relativistas, para obtener las energías de adsorción. Se establecen mecanismos de reacción. Los combustibles hidrógeno H2 y oxígeno O2 son directamente usados en una celda de combustible, donde el mecanismo adecuado de almacenamiento de hidrógeno realmente es un proceso bastante complicado de encontrar. Entonces, cálculos teóricos pueden ser muy útiles en estos diseños. Se obtienen las superficies de energía potencial involucradas en estos procesos, y la probabilidad de transición entre ellas es obtenida por medio de la Teoría de Landau–Zener. Además, la fisisorción de la molécula de hidrógeno H2 sobre un átomo metálico de platino Pt, y la quimisorción de los dos átomos de hidrógeno en Pt son obtenidas y explicadas.

Descriptores: Probabilidad de transición no–adiabatica; cruce evitado; quimisorción de hidrógeno; fisisorción de hidrógeno.

PACS:31.15.Ar; 31.25.–v; 31.50.–x

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