Influencia de la fase beta-Li3N en las propiedades de almacenamiento de hidrógeno de Li-N-H

L. FERNÁNDEZ ALBANESI; P. ARNEODO LAROCHETTE; F. C. GENNARI

Córdoba

Congreso; XVII Congreso de la AAIFQ; 2011

Introducción:El nitruro de litio es un potencial material para almacenamiento de hidrógeno debido a su alta capacidad gravimétrica en forma de LiNH2 (10,4 %p/p de H). La hidruración y deshidruración del Li3N ocurre en dos etapas, la primera involucra la formación de Li2NH, mientras que la segunda la de LiNH2 [1]. El Li3N disponible comercialmente presenta una coexistencia de fases alfa, estable, y beta, metaestable a temperatura ambiente y presión atmosférica [2]. Se desconoce la influencia de la fase metaestable sobre las propiedades de almacenamiento.En este trabajo se estudiaron las reacciones de formación de Li2NH-LiNH2. Se obtuvieron muestras con distintas proporciones de fase beta-Li3N a través de moliendas mecánicas y tratamientos térmicos. Se agregó LiH al material de partida a fin de estudiar los ciclos sucesivos de absorción-desorción de H2 sin perder capacidad de almacenamiento. Las técnicas utilizadas para caracterizar las matrices sólidas fueron: difracción de rayos X, microscopía electrónica de barrido, espectroscopía infrarroja, calorimetría diferencial de barrido, isotermas de fisisorción de nitrógeno. Las absorciones-desorciones se llevaron a cabo en un equipo volumétrico tipo Sieverts.Objetivos:- Obtener una matriz sólida almacenadora de H2 del sistema Li-N-H.- Clarificar el rol de la fase beta-Li3N en la formación del sistema Li2NH-LiNH2 y su efecto sobre la capacidad, cinética y reversibilidad en el almacenamiento de H2.Resultados:Se realizaron moliendas de Li3N a distintos tiempos y se calculó la proporción de fase beta-Li3N presente. Mediante difractogramas de rayos X se determinó que con 5 horas de molienda la transformación fue del 95% a la fase beta-Li3N y dicha fracción se mantiene constante hasta 20h de molienda. Se estudió la absorción de H2 en muestras de Li3N: comercial, molido y tratado térmicamente. Las cinéticas de hidruración se realizaron en un equipo volumétrico a 200ºC y en el rango de presiones 7-30 atm. Se pudo observar que en un período de 13 horas el Li3N comercial sin tratamiento alguno absorbió 9,5% p/p, 8,2% p/p el Li3N tratado térmicamente y 7,0% el Li3N molido 20h. Sin embargo, la absorción de hidrógeno a cortos tiempos es más rápida para la muestra molida. El agregado de LiH favorece la reversibilidad de almacenamiento luego del segundo ciclo, y hasta el cuarto permanece en un valor prácticamente constante del 3,6% p/p.Conclusiones:El procesamiento por molienda mecánica induce la formación de la fase metaestable beta-Li3N a temperatura ambiente y presión atmosférica. Las mediciones realizadas de absorción de H2 sugieren que la presencia de la fase beta-Li3N sería la responsable de la disminución en la capacidad de almacenamiento del sistema Li-N-H propuesto. El ciclado del material presentó mejor estabilidad en presencia de LiH.