Medición de las deformaciones generadas en un recipiente durante el proceso de formación de hidruro

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

Valdivia

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

CONAMET - SAM

El almacenamiento del hidrógeno mediante su absorción química en materiales formadores de hidruro (MFH), constituye una de las vías más investigadas y prometedoras para el desArrollo de las Tecnologías del Hidrógeno. En gran parte estas se orientan a establecer una Economía del Hidrógeno que permita mitigar los problemas ambientales provenientes del uso de combustibles fósiles. Esto se debe a que el hidrógeno constituye un combustible limpio y renovable con una alta densidad energética en relación con las fuentes convencionales de energía. Entre los desafíos más relevantes de esta área, se encuentra el mejoramiento de las condiciones de operación de un potencial reservorio de hidrógeno a ser utilizado en el marco de estas tecnologías [1-2]. La ventaja que presentan los MFH tipo AB 5 , es que permiten almacenar y re-obtener el hidrógeno en condiciones de presión cercana a la atmosférica y a temperatura ambiente, con baja histéresis y cinética muy rápida. Como consecuencia del cambio significativo de volumen entre la fase hidruro LaNi 5 H 6 y la fase sin hidrurar LaNi 5 -aproximadamente 20%-, ocurre que los sucesivos ciclos de absorción y desorción de hidrógeno generan la decrepitación del material hasta convertirlo en un fino polvo que se compacta en el fondo del recipiente que lo contiene. La falta de fluidez del polvo resulta en la generación de  tensiones en las paredes del contenedor en cada absorción de hidrógeno [3-7].En este trabajo hemos estudiado las tensiones y deformaciones que se generan en la pared de un recipiente contenedor del MFH. Para ello se ha construido un reactor de aluminio sin soldaduras, con espesores de pared elegidos intencionalmente para observar las deformaciones elásticas en las mismas durante el ciclado de absorción/desorción de hidrógeno de los 17 gr de LaNi 5 contenidos en su interior. La estimación de la deformación se realizó a partir de la medición de las señales de los sensores de deformación (strain gauges) colocados en la superficie externa del recipiente (ver Figura 1). Se realizó la medición de las deformaciones que genera un fluido dentro del recipiente (H 2 , Ar, agua), sin MFH, en el rango 0-250 bar a fin de individualizar el efecto de las componentes atmósfera/MFH durante un proceso de carga/descarga de hidrógeno.Se realizaron más de 20 mediciones simultáneas de contenido de hidrógeno en el MFH y deformación en las paredes bajo diferentes escenarios, iniciando el proceso con material en forma de trozos grandes (dimensiones características de varios mm). Así, se observó el proceso de activación, reducción de tamaño y compactación final. La Figura 2 corresponde a las señales de deformación obtenidas ante la carga súbita de hidrógeno.