Diseño de Borohidruros metálicos para almacenamiento de hidrógeno

F. C. GENNARI

Córdoba

Congreso; XVII Congreso de la AAIFQ; 2011

IntroducciónLos hidruros complejos conocidos como borohidruros (con el grupo (BH4)-) están siendo intensamente estudiados debido a sus altas capacidades de almacenamiento de hidrógeno. A pesar de ello, no existe hasta la fecha un borohidruro metálico conocido que posea simultáneamente las propiedades cinéticas y termodinámicas adecuadas para su empleo como material almacenador de hidrógeno.Recientes cálculos teóricos a partir de primeros principios (1) han mostrado que la transferencia de carga desde el metal Mn+ al grupo (BH4)- es un factor relevante en la determinación de la estabilidad de M(BH4)n. Mientras que los borohidruros de los metales alcalinos y alcalinotérreos (Mn+, con n= 1,2) forman sólidos iónicos con  (BH4)- y descomponen a >300°C liberando hidrógeno, es muy poco lo que se conoce de los borohidruros de otros metales con n>2. La mayor parte de estos compuestos no están disponibles comercialmente, algunos han sido estudiados en el pasado en su forma gaseosa o en soluciones líquidas y otros son hasta la fecha totalmente desconocidos.Objetivos: 1) Producir borohidruros metálicos con n=3. 2) Determinar las propiedades fisicoquímicas de dichos compuestos en el estado sólido; correlacionar estabilidad de M(BH4)n con electronegatividad del metal. 3) Seleccionar el borohidruro más apropiado para el almacenamiento de hidrógeno.Resultados: Se obtuvieron diferentes borihidruros tipo M(BH4)n, con M=Y, La, Ce, Gd y n=3, por medio del procesamiento mecanoquímico de una mezcla de LiBH4 y el correspondiente haluro metálico. Se estudió la reacción de descomposición de cada compuesto M(BH4)n para determinar la temperatura de liberación de hidrógeno y la naturaleza de los productos sólidos. Se evaluó la reversibilidad de almacenamiento de hidrógeno para M(BH4)n y para los sistemas LiBH4-M(BH4)n. Por ejemplo, en el caso del nuevo borohidruro Ce(BH4)3, la desorción de hidrógeno ocurre a menor temperatura (220°C) que la correspondiente al LiBH4(2). Los productos sólidos de la descomposición son CeH2 y CeB6, sin detectarse la formación de diborano en la fase gaseosa. La absorción/desorción de hidrógeno en Ce(BH4)3 es parcial, mientras que el material compuesto LiBH4-Ce(BH4)3 presenta propiedades favorables para el almacenamiento de hidrógeno.Conclusiones : Se desarrolló con éxito un método de síntesis simple para la obtención de diferentes borohidruros en el estado sólido. Se observó buena correlación entre la electronegatividad del metal y la estabilidad de los borohidruros, posibilitando el diseño de borohidruros con estabilidades intermedias. La formación de boruros metálicos durante la descomposición de LiBH4-M(BH4)n constituye un parámetro clave para favorecer la reversibilidad de almacenamiento de hidrógeno. Referencias(1) Y. Nakamori, K. Miwa, et al., Phys. Rev. B 74 (2006) 155122.(2) F. C. Gennari, M. R. Esquivel, J. Alloys Compd. 485 (2009) L47.