Estudio cinético y termodinámico de la sorción de hidrógeno de los intermetálicos MmNi5-xAlx sintetizados por molienda reactiva

S.A. OBREGÓN; M.R ESQUIVEL

S.C. de Bariloche

Congreso; 98 Reunión Nacional de Física; 2013

Asociación Física Argentina

El uso de fuentes de energa no renovables durante el siglo XX y principios del XXI, ha transformado la economa del mundo y permitio la modernizacion y el avance tecnologico. Pero su uso indiscriminado y cada vez mas demandado, hace de este recurso un bien no renovable y cada vez mas escaso. Por este motivo es indispensable utilizar nuevas fuentes de energas, limpias y renovables. En este sentido, el uso de hidrogeno como vector energetico, representa un papel importante en la economa del futuro y el avance tecnologico y científico del hombre [1]. La utilizacion del hidrogeno requiere de una serie de desarrollos para poder realizar el ciclo de generacion, transporte y acumulacion.Para tales nes, se analizan materiales tradicionales orientados a nuevas aplicaciones. Este es el caso de los intermetalicos (IMs) AB5, donde A corresponde a un elemento Lantanido o una aleacion de estos y el B representa un elemento de los grupos 3 al 15 o una aleacion de los mismos. Estos IMs presentan propiedades de sorcion de hidrogeno apropiadas para su utilizacion en procesos de acumulacion estatica y compresion termica de hidrogeno (CTH) [2-3].En este trabajo, se analizan las propiedades de sorcion de hidrogeno de un IM tipo AB5 de composicion MmNi4;25Al0;75, donde Mm = La0;25Ce0;52Nd0;17Pr0;06, sintetizado por molienda reactiva de baja energa (T lt; 150 C) a partir de sus constituyentes y recocido en Ar a 600 oC durante 48 h.Las mediciones de sorcion de hidrogeno fueron realizadas en un equipo volumetrico tipo Sievert. Se obtuvieron las curvas de presion-composicion-temperatura (PCT) de absorcion y desorcion en el rango de 25 a 80 C. Se determinaron los parametros caractersticos de las curvas PCT, tales como histeresis, pendiente de curva PCT y capacidad operativa de almacenamiento. Ademas, se realizaron mediciones cineticas de absorcion y desorcion a 25 oC y 80 oC. A partir de los datos de presion de equilibrio a 25 oC y 80 oC, se determinaron las relaciones de compresion estandar (RCS = 5) y practica (RCP = 2) para este IM en el rango de temperaturas entre 25 oC y 80 oC.Esteresultado es importante dado que representa los valores correspondientes a los lmites de operacion a los que seran  aplicados en compresion termica de hidrogeno (CTH).Se determinaron tambien los parametros termodinamicos de la reaccion de sorcion a partir de las relaciones de Van´t Hoff. Se obtuvieron los siguientes valores termodinamicos: D
H = -29 kJ mol-1 y
DS = 197 J mol-1K-1 para absorcion y D
H = -28 kJ mol-1 yD
S = 189 J mol-1 K-1 para desorcion en el rango entre 25 y 80 C. A partir de las mediciones cineticas se determino que el IM alcanza un valor de grado de reaccion ( =1.0) equivalente a su capacidad medida en las PCTs, en un tiempo de 60 s y la descarga se realiza en un tiempo de 70 s a temperaturas de 25 oC y 80 oC. Estos resultados, sumados a las entalpas de formacion/descomposicion del hidruro, permiten diseñar esquemas de compresion termica de hidrogeno de una o mas etapas. El intermetalico fue analizado por difraccion de rayos X antes y luego de los ciclos de sorcion, se observo que el material no presenta cambios en la composicion original que indiquen un proceso de descomposicion en el rango de los 50 ciclos. Ademas, se analizo su morfologa por microscopia electronica de barrido donde se determina que el material presenta indicios que indican ruptura por accion del hidrogeno durante su hidruracion. Los resultados obtenidos se aplican al disñeo y construccion de un compresor termico de hidrogeno de una etapa.[1] V.A Goltsov, T Nejat Veziroglu.. Int. J. Hydrogen Energy, 26, 909-915, (2001).[2] Z. Deouche, N.Grimard, F. Laurencelle, J. Goyette, T.K. Bose, J. Alloys Compd, 399, 224-236, (2005).[3] M.R. Esquivel, M.G. Rodriguez, Energy Materials: Mat. SC. Eng. For Energy Systems, 4, 145-149 (2009).Agradecimientos:A ANPCyT (PICT 0092), CONICET (PIP 0109) Y UNComa (B183) por nanciamiento parcial.