Utilización de la técnica de imágenes por neutrones para caracterizar la decrepitación de aleaciones formadoras de hidruro

BIASETTI, A.T.; MARÍN J.; MEYER, G.O.; BARUJ A.; BORZONE, E.M.

Valdivia

Congreso; 19 ° Congreso Internacional de Metalurgia y Materiales; 2019

CONAMET - SAM

El hidrógeno está llamado a ser el combustible preferido de un futuro cercano, tanto por su abundancia como por ser renovable y limpio en su empleo. La reacción reversible de materiales con hidrógeno mediante la formación de fases hidruro es de sumo interés para aplicaciones energéticas y en general para el desarrollo de las Tecnologías del Hidrógeno. La afinidad que presentan los materiales formadores de hidruro (MFH) por el hidrógeno, puede ser aprovechada para su almacenamiento, pero también se pueden idear dispositivos que purifiquen hidrógeno separándolo de una mezcla de gases, que lo compriman utilizando energía térmica o que actúen como sistemas de calefacción/refrigeración aprovechando la liberación (toma) de calor durante la absorción (desorción) de hidrógeno [1-3]. Sin importar la morfología inicial que se obtenga en el proceso de preparación del compuesto formador de hidruro, éste se fragmentará y convertirá en un fino polvo luego de unos pocos ciclos de absorción/desorción de hidrógeno. El aumento de tamaño de alrededor de 20% entre la fase original y el hidruro es responsable de la fractura del material, la disminución del tamaño de partícula y la posterior compactación en el fondo del recipiente que lo contenga. Este proceso se denomina decrepitación. El objetivo de este trabajo es presentar los resultados que hemos obtenido en el estudio de la decrepitación de LaNi 5 , un MFH que hemos utilizado en numerosas aplicaciones en nuestro laboratorio [2]. Para observar la decrepitación sin abrir el contenedor ni interferir con el material, hemos utilizado la técnica de imágenes por neutrones, usualmente conocida como neutrografía. La enorme sección eficaz que presenta el hidrógeno al paso de los neutrones comparado con los elementos que componen los materiales estructurales del recipiente que contiene el MFH facilita la observación de la ubicación del MFH en fase hidruro aún dentro del contenedor [3-6]. Utilizamos la facilidad de neutrografía instalada en el reactor de investigación RA-6 del Centro Atómico Bariloche para estos estudios. Para realizar las observaciones, los materiales se colocan dentro de un recinto blindado que recibe un haz colimado de neutrones que proviene del núcleo del reactor. En general, las muestras dispersan y absorben neutrones. Éstos son convertidos a fotones visibles por medio de una placa centelladora (6LiF/ZnS:Ag, AST, 500 µm de espesor), generando así un contraste que es registrado a través de una cámara CCD (Pixera Penguin 600CLM).Hemos realizado estudios sobre dos recipientes diferentes: uno tubular de aluminio donde estudiamos alternativamente las tensiones que se generan durante la absorción y desorción de hidrógeno, y otro con forma de disco, también de aluminio, que permite identificar el crecimiento/decrecimiento del material y la compactación del mismo en el fondo del contenedor.