Cinética y termodinámica de los sistemas AB5-H2 aplicados a compresión térmica de hidrógeno

S.A. OBREGÓN; M.R ESQUIVEL

Ciudad de Buenos Aires

Congreso; XIX Congreso Argentino de Fisicoquímica y Química Inorgánica; 2015

CNEA-INQUIMAE-UBA

Los sistemas de compresión térmica de hidrógeno (CTH) cumplen, para ésta tecnología, el rol que las estaciones de servicio de nafta/gas oil tienen en el esquema de suministro de combustibles fósiles [1]. Este reemplazo es factible si dos aspectos prácticos de esta operación son cumplidos: 1) capacidad de almacenar cantidades importantes de reserva de fluido y 2) velocidad de suministro al usuario.   En este trabajo, se sintetiza por molienda reactiva un intermetálico (IM) de composición La0.25Ce0.52Nd0.17Pr0.06Ni4.25Al0.75, se extrae el producto por lavado en alcohol etílico y se trata por recocido en Ar a 600 ºC durante 24 h. A éste, se le caracteriza la estructura la microestructura, la composición y la morfología utilizando las técnicas de DSC, SEM, XRD y EDS. Las propiedades cinéticas y termodinámicas de sorción de hidrógeno son estudiadas en un rango de 0 a 2000 kPa entre 25 y 80 ºC por volumetría de sorción de hidrógeno. Los valores termodinámicos más importantes hallados se presentan en la Tabla I. En base a ellos, se diseña un esquema de CTH con una relación de compresión (Rc) y (Rcp) de 5 y 2, respectivamente. Este esquema, se compara con uno hecho para LaNi4.70Al0.30 de origen comercial. Los resultados más relevantes se presentan en la Tabla 1. Tabla 1. Valores comparativos entre muestras experimentales y comerciales Parámetros La0.25Ce0.52Nd0.17Pr0.06Ni4.25Al0.75 LaNi4.70Al0.30 Absorción Desorción Absorción Desorción ∆Hf° (kJ/mol) -29 ± 1 28 ± 1 -29 ± 1 29 ± 1 ∆Sf° (J/mol.K) 197 ± 5 -189 ± 5 134 ± 5 -132 ± 5 C(%m/mH) 0.7 ± 0.1 0.7 ± 0.1 1.1 ± 0.1 1.1 ± 0.1 Rcs/Rcp 5/2 5/3 Los valores termodinámicos de sorción son similares a los de sistemas AB5-H2  obtenidos por fusión de alta temperatura. Esto implica que el IM puede ser exitosamente utilizado en CTH con la ventaja que son fabricados a un costo cercano a la mitad de aquéllos. Se determinó que la cinética de la reacción es rápida, alcanzándose un α = 1,0 en el orden de 100 s tanto para los procesos de absorción como para los de desorción. Esto implica que el proceso de carga de los móviles sería equivalente en tiempo a los de los sistemas actuales de suministro de combustible lo que sugiere un escalado exitoso a nivel de prototipo y en una escala económica realmente competitiva.   Referencias bibliográficas [1] M.R.Esquivel, En XRay Diffraction Structure, Principles and Applications; Nova Publishers (2013) Cap. 8, pp.   Agradecimientos: Los autores agradecen a ANPCyT (PICT 0092), CONICET (PIP 0109) Y UNComa (04/B183) por financiamiento parcial.