Estudio de las relaciones entre parámetros estructurales de sistemas porosos desordenados y la difusividad efectiva mediante Monte Carlo Cinético

Abstract

ABSTRACT: The effect of porosity and pore size on transport properties of hydrogen in a disordered porous medium is studied by kinetic Monte Carlo. The randomness of the pores in the medium, inscribed inside a simple cubic lattice, was corroborated by calculating the percolation threshold from the order parameter. In regard to mass transport, results suggest that pore size varied between 1 and 5 nm only affects the effective diffusion if porosity values are close to the percolation threshold. Moreover, such diffusivity is mostly independent of H2 molecules concentration. Simulation allowed to characterize the anomalous diffusional behavior as a function of porosity, and it is consequent to the previously reported results for two-dimensional lattices.

RESUMEN: Se realizó un estudio del efecto de la porosidad y el tamaño de poro sobre las propiedades de transporte de hidrógeno en un medio poroso desordenado, utilizando Monte Carlo Cinético. Se corroboró la aleatoriedad de los poros en el medio, inscrito dentro de un retículo cúbico simple, calculando el umbral de percolación a partir del parámetro de orden. En cuanto al transporte de masa, los resultados sugieren que el tamaño del poro, variado entre 1 y 5 nm, sólo afecta a la difusividad efectiva si los valores de porosidad se encuentran cerca al umbral de percolación, y que dicha difusividad es prácticamente independiente de la concentración de las moléculas de H2. La simulación permitió caracterizar el comportamiento difusional anómalo en función de la porosidad, siendo este consecuente con el reportado previamente para retículos bidimensionales.