Aplicación práctica de Intermetalicos a compresión térmica de hidrógeno

M.R. ESQUIVEL; E.ZELAYA

S.C. de Bariloche

Congreso; 98 Reunión Nacional de Física; 2013

Asociación Física Argentina

Introduccion:La evolucion de la economa del hidrogeno hacia la civilizacion del hidrogeno (1), demanda la elaboracion de estrategias que promuevan la transferencia tecnologica disponible actualmente en la tecnologa basada en combustibles fosiles hacia la primera. Entre otros procesos presentes en esta ultima, se halla la etapa de Compresion Termica de Hidrogeno (CTH). Esta, es una etapa que liga la produccion de este uido con la disponibilidadpara servicio en aplicaciones moviles o estaticas (2-3). Esta aplicacion es el equivalente en la tecnologa del hidrogeno a las actuales estaciones de suministro de GNC/Nafta/Diesel. Por ser una aplicacion estatica (4), la densidad energetica involucrada en la aplicacion no es una restriccion. Sin embargo, restricciones de tipo tecnologico/economico aparecen cuando se debe manejar masas relativamente grandes de estos intermetalicos (IMs) en atmosferas inertes (Ar, N2, etc). Se hace entonces necesario analizar el comportamiento de estos IMs cuando son sometidos a contacto con atmosferas no inertes (aire) de manera de minimizar costos operativos y de almacenamiento. Experimental:La nano, micro y estructura de muestras tratadas 24 h a 200 C en aire y Ar fueron analizadas por XRD (Philips PW1701) y TEM (FEI CM 200 operado a 200 keV). La estabilidad termica fue analizada por DSC (TA 2970) en atmosfera de Ar y aire. Las propiedades de sorcion de hidrogeno fueron evaluadas por volumetra.Resultados y discusion:Los analisis realizados por XDR indican que la muestra es monofasica consistente solo en LaNi5. (P6/mmm; a = 5.022 Ay b = 3.985 A). Los difractogramas muestran una estructura de gran desarrollo cristalino. Estos resultados fueron vericados por analisis de microdifraccion realizados por TEM. Los valores microestructurales,tamaño de cristalita y deformacion del parametro de celda, fueron del orden de 2000 Ay 1% para las familias deplanos 100, 001, 101 y 110. Estos valores fueron vericados por imagenes de campo oscuro de TEM. Mediante esta tecnica, se determino que existe un rango cristalino adicional con tama~nos de cristalita cercanos a los 100 A, no detectado por XRD.La temperatura de maxima estabilidad del IM (200 C) fue determinada por calorimetra isotérmica en aire (DSC). A mayores temperaturas, se determino la presencia de eventos exotermicos correlacionables con la formacion de La2O3 y Ni. Sin embargo, la cinetica de la desestabilizacion/oxidacion de LaNi5 es lenta, con valores que no alcanzan un grado de reaccion () cercano a 0.1 a 250 C en el orden de das.Las propiedades de sorcion de hidrogeno de muestras tratadas en aire a 200  C por 24 h y en Ar fueron analizadas por volumetra obteniendose como resultado las curvas presion-composicion temperatura en un rango entre 25 y 90 C. Se determino que no existen diferencias apreciables entre los valores de presion de equilibrio de absorcion y desorcion en las isotermas correspondientes a cada temperatura. A partir de los resultados hallados se proponen esquemas de compresion termica de hidrogeno de una etapa con relacion de compresion practica y estandar de3.4 y 5, respectivamente. Las cineticas de sorcion para ( = 1.0) fueron del orden de 3 min.Conclusiones:Se obtuvo la temperatura maxima de estabilidad del IM (200 C). La muestra tratada a esta temperatura por 24 h se le midieron las propiedades de sorcion de hidrogeno entre 25 y 90 C, hallandose una relacion estandar de compresion de 5 con un rango de uso de 1.1% (m/m). La lenta cinetica de desestabilizacion/oxidacion del IM en aire es una ventaja para esta aplicacion.1. V.A. Goltzov, T. Nejat Veziroglu. Int. J. Hydrogen Energy, 26, 2001, 909-915.2. N.M. Ceron-Hurtado, M.R. Esquivel. Int. J. Hydrogen Energy, 37, 2012, 10376-10379.3. R. H. Hopkins, K.J. Kim. Int. J. Hydrogen Energy, 35, 2010, 5693-5702.4. M.R. Esquivel, M.G. Rodriguez, Energy Mat: Mat. Sc. and Eng. for Energy Syst., 4, 2009, 145-149.Agradecimientos:A ANPCyT (PICT 0092), CONICET (PIP0109) y UNComa (B183) por nanciamiento parcial.