Análisis de las curvas de sorción de hidrógeno en equilibrio de MmNi5-xAlx: modelado termodinámico

S.A. OBREGÓN; M.R ESQUIVEL

S.C. de Bariloche

Congreso; 98 Reunión Nacional de Física; 2013

Asociación Física Argentina

Entre los materiales tradicionales para aplicaciones a la tecnología de hidrógeno podemos destacar la familia de intermetalicos (IMs) AB5, en la cual las identidades A corresponden a elementos pertenecientes a los lantánidos o aleaciones de los mismos, mientras que los elementos B corresponden a metales de los grupos 3 al 15 o aleaciones de éstos.Entre las diferentes aplicaciones posibles que existen de estos IMs se pueden mencionar la acumulación de hidrógeno para aplicaciones estáticas, como elementos para baterías de metal hidruro y en nuestro caso para aplicación en compresión térmica de hidrógeno (CTH) [1-3]. El diseño de materiales AB5 para CTH se basa en la sustitucion de elementos en los sitios A o B con el proposito de modicar sus propiedades estructurales y cristalográficas. Estas modicaciones producen un cambio en los parametros de celda y por lo consiguiente en su volumen, dado que la presión máxima en el máximo valor de solubilidad de hidrógeno en la estructura del IM es inversamente proporcional al volumen de celda. Esta relacion es, dependiendo de las condiciones de equilibrio de la interacción hidrógeno-IM, también directamente proporcional a la presion de equilibrio correspondiente al proceso de formación del hidruro a una dada temperatura. Esto permite determinar parámetros de operación que resultan eventualmente dependientes de los parametros estructurales y microestructurales del material transformándose en un elemento relevante de diseño. En este sentido, es importante contar con herramientas de modelado que permitan predecir algún comportamiento en función de parámetros estructurales o de síntesis, como método de síntesis o tiempo y temperatura de adecuacion. En este trabajo, se presentan resultados del modelado de las PCT de MmNi4;25Al0;75, donde Mm = La0;25Ce0;52 Nd0;17Pr0;06, obtenido por molienda reactiva de baja energa y tratado termicamente a 600 oC durante 48 h para su adecuacion. Las curvas PCT fueron modeladas aplicando funciones derivadas de la relacion de Van ´t Hoff [4].El modelo utilizado se presenta a continuacion:Ln (Peq) = -
HRT +
SR + ( fs298 -298K) (C-Cm) + kT (C-Cm)Dondefs298 = Ln(P)􀀀Ln(Peq)C􀀀CmComo resultado, se determinaron parametros termodinamicos de la formacion del hidruro como el cambio de laEntalpia (
Hf = 28 kJ mol􀀀1) y el cambio de Entropa (
Sf = 190 J mol􀀀1 Kl􀀀1), ademas, se determinaron variablescaractersticas de las PCT, como las pendientes de los plateaus de equilibrio (fs298 = 2 Absorcion y 1.4 Desorcion) y su dependencia con la temperatura (fs(T) = 0; 003:(T 􀀀298K)+2 y fs(T) = 0; 002:(T 􀀀298K)+1; 4).Se reprodujeron las Peq de las PCT y se determino una histeresis constante de 0,5 en todo el rango de T. Las curvas reproducen la capacidad de absorcion de 0,5% (mH) (mH+mAB5 ) 100. Los resultados obtenidos permitiran obtener predicciones del comportamiento de los materiales en funcion de los parametros composicionales, micro y estructurales factores que dependeran del metodo de sntesis.[1] G. Sandrock, J. Alloys Compd, 293-295, 877-888,(1999).[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).[4] Z Zhou, J Zhang, J Ge, F Feng, Z Dai, Int. J. Hydrogen Energy, 19, 269, (1994).Agradecimientos:A ANPCyT (PICT 0092), CONICET (PIP 0109) Y UNComa (B183) por financiamiento parcial.