Aliatges de magnesi-níquel per a l'emmagatzematge d'hidrogen en estat sòlid. Síntesi i caracterització

Abstract

El magnesio se presenta como uno de los materiales más prometedores para el almacenaje de hidrógeno en estado sólido. Las propiedades a destacar del magnesio son el alto porcentaje de hidrógeno que puede contener (7,6% en peso de hidrógeno) y la alta densidad volumétrica del hidruro de magnesio. Los inconvenientes son la baja velocidad de difusión del hidrógeno dentro del magnesio y la alta temperatura de desorción (623K).<br/>En este trabajo se han caracterizado estructuralmente, térmicamente y morfológicamente diferentes aleaciones basadas en la composición eutéctica del Mg-Mg2Ni y en la fase Mg2Ni producidas por solidificación rápida y por molienda mecánica tanto en atmósfera inerte como en atmósfera reactiva (hidrógeno). Así mismo se ha optimizado el proceso de molienda modificando diversos parámetros experimentales. Combinando el proceso de molienda con un posterior tratamiento térmico, se consigue aumentar hasta el 100% el porcentaje de fase Mg2Ni formada con un tamaño de cristal nanocristalino. <br/>Se ha estudiado la influencia del tamaño de partícula en el proceso de desorción del hidrógeno, observándose que al reducir el tamaño se incrementa la cinética de la reacción. Experimentos realizados mediante la técnica PCT (presión-composición-temperatura) indican que las muestras con tamaño de partícula pequeño se hidrogenan en un 80% de su capacidad en un tiempo muy corto (30 segundos a 300ºC y 8bar).

Magnesium is one of the most promising materials for the solid state storage of hydrogen. Some of its properties are a high hydrogen content, as a MgH2 (7,6%wt) and a high volumetric density. Among the drawback are the slow diffusivity of hydrogen in magnesium and a high desorption temperature (623K).<br/>In this work, Mg2Ni and Mg-Mg2Ni eutectic based alloys, were prepared by ball milling (BM) and reactive ball milling (RBM) in hydrogen atmosphere from elementary powders. The evolution of the microstructure and the thermal stability at different stages of the synthesis were studied. Also the milling parameters has been change and optimized in order to reduce the milling time. The combination of a heat treatment with the milling process increases up to a 100% of Mg2Ni the phase transformation sharing a nanocrystalline diffraction domain.<br/>The influence of the particle size on hydrogen absorption/desorption has been studied and it was that samples with smaller particles size present a faster kinetics. Experiments undertaken using a PCT technique (pressure-composition-temperature) showed that the samples with small particle size reach an 80% hydrogenation in a relatively short time (30s at 573K an 8Bar).