0035-001X 0035-001X S0035-001X2006000500001 México 00 10 2006 00 10 2006 52 5 394 397

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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References

1. H. Nakatsuji and M. Hada, Croat. Chim. Acta 57 (1984) 1371.        [ Links ]

2. K. Balasubramanian, J. Chem. Phys. 87 (1987) 2800.        [ Links ]

3. K. Balasubramanian, Chem. Phys. Lett. 135 (1987) 288        [ Links ]

4. E. Poulain, J. García–Prieto, M.E. Ruiz, and O. Novaro, Int. J. Quantum Chem. 29 (1986) 1181.        [ Links ]

5. E. Poulain, S. Castillo, A. Cruz, and V. Bertin, Rev. Mex. Fis. 41 (1995) 50        [ Links ]

6. A. Anguiano–García, A. Cruz, V. Bertin, E. Poulain, and S. Castillo, Int. J. Quantum Chem. 89 (2002) 514.        [ Links ]

7. J.H. Pacheco et al., Rev. Mex. Fis. 52 (2006) 172.        [ Links ]

8. O. Olvera–Neria et al., J. Chem. Phys. 123 (2005) 164302.        [ Links ]

9. A. Anguiano–García, A. Cruz, H. Luna–García, E. Poulain and S. Castillo, Molecular Physics 102 (2004) 447.        [ Links ]

10.  H. Nakatsuji, Y. Matsuzaki, and T. Yonezawa, J. Chem. Phys. 88 (1988) 5759.        [ Links ]

11. D. Rouabah and J. Fraissard, Solid State Nucl Magn Reson. 3 (1994) 153        [ Links ]

12. X. Liu et al., J Phys Chem B Condens Matter Mater Surf Interfaces Biophys. 110 (2006) 2013.        [ Links ]

13. ASTM 2006: D3908–03 Standard Test Method for Hydrogen Chemisorption on Supported Platinum on Alumina Catalysts and Catalyst Carriers By Volumetric Vacuum Method.        [ Links ]

14. J.J.F Scholten, A.P Pijpers, and A.M.L. Hustings, Catal. Rev. Sci. Eng. 27 (1985) 151.        [ Links ]

15. G.B. McVicker, R.T.K. Baker, R.L. Garten, and E.L. Kugler, J. Catal. 65 (1983) 207.        [ Links ]

16. Z. Paal and P.G. Menon, Catal. Rev. –Sci. Eng. 25 (1983) 229.        [ Links ]

17. H. Ahlafi, M. Nawdali, A.K. Bencheikh, and D. Bianchi, Bull. Soc. Chim. Fr. 133 (1996) 461.        [ Links ]

18. J.H. Sinfelt, Y.L. Lam, J.A. Cusumano, and A.E. Barnett, J. Catal. 42 (1976) 227.        [ Links ]

19. J.H. Sinfelt and G.H. Via, J. Catal. 56 (1979) 1.        [ Links ]

20. C.H. Yang and J.G. Goodwin jr., J. Catal. 78 (1982) 182.        [ Links ]

21. R. Giannantonio, V. Ragaini, and P. Magni, J. Catal. 146 (1994) 103.        [ Links ]

22. J.M. Guil, A. Pérez Masiá, A. Ruiz Paniego, and J.M. Trejo Menado, Thermochim Acta 312 (1998) 115.        [ Links ]

23. D.O. Uner, M. Pruski, and T.S. King, J. Catal. 156 (1995) 60.        [ Links ]

24. A. Sayari, H.T. Wang, and J.G. Goodwin jr., J. Catal. 93 (1985) 368.        [ Links ]

25. L.H. Germerand, A.U. MacRae, J. Chem. Phys. 37 (1962) 1382.        [ Links ]

26. E. Poulain, V. Vertin, S. Castillo, and A. Cruz, J. Mol. Catal. A. 116 (1997) 385.        [ Links ]

27. J. Andzelm, Surf. Sci. 108 (1981) 561.        [ Links ]

28. O. Novaro, Foundations of Chemistry 7 (2005) 241.        [ Links ]

29. Fuel Cells Project Research in develope by J.H. Pacheco, L.A. Garcia, I.P. Zaragoza, and A. Bravo, since August 2005 at Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores Monterrey – Campus Estado de México.        [ Links ]

30. J.P Daudey, PSHF, a HF–SFC RECP program, based on the original HONDO–76, QCPE program No. 338 by Dupuis ct Rys y King H.F. (1977).        [ Links ]

31. Ph. Durand and J.C. Barthelat, Theor. Chim. Acta 38 (1975) 283.        [ Links ]

32. B.H. Huron, J.P. Malriu, and P. Rancurel, J Chem Phys 58 (1973) 5745; CIPSI Code written by J.P. Daudey et al.        [ Links ]

33. F.B. Van Duijneveldt, IBM Res. Report RJ 445 (1971).        [ Links ]

34. R.M.Emrick, Journal of Physiscs F: Met Phys. 12 (1982) 1327.        [ Links ]

35. J. Von Neumann and E.P Wigner, Z. Physik 30 (1929) 467.        [ Links ]

36. CE Moore, Atomic Energy Levels, National Bureau of Standards, Washington DC (1971). Vol. III.        [ Links ]

37. M.C. McCarthy, R.W. Field, R. Engleman, and P.F. Bernath, J. Mol. Spectrosc. 158 (1993) 208.        [ Links ] ]]> 1984 57 57 1371 1987 87 87 2800 1987 135 135 288 1986 29 29 1181 1995 41 41 50 2002 89 89 514 2006 52 52 172 2005 123 123 164302 2004 102 102 447 1994 3 3 153 2006 110 110 2013 ASTM 2006 1985 27 27 151 1983 65 65 207 1983 25 25 229 1996 133 133 461 1976 42 42 227 1979 56 56 1 1982 78 78 182 1994 146 146 103 1998 312 312 115 1995 156 156 60 1985 93 93 368 1962 37 37 1382 1997 116 116 385 1981 108 108 561 2005 7 7 241 Augu st 2 1977 1975 38 38 283 1973 58 58 5745 1971 445 445 1982 12 12 1327 1929 30 30 467 1971 III 1993 158 158 208