Desestabilización de LiBH4 mediante la formación in situ de hidruros metálicos

F. C: GENNARI

Buenos Aires

Congreso; XIX Congreso Argentino de Fisicoquímica y Química Inorgánica (AAIFQ); 2015

Asociación Argentina de Inv. Fisicoquímica y Química Inorgánica

El escenario energético actual presenta una creciente demanda y un interés por la búsqueda de fuentes de energía limpias y renovables. En este contexto el hidrógeno emerge como una opción promisoria, ya que posee un alto contenido de energía por unidad de masa (~33 kWh/Kg H2), su combustión con oxígeno es limpia (sólo genera agua como subproducto) y es un recurso renovable. Uno de los aspectos claves a resolver para su empleo en forma masiva es su almacenamiento y transporte en forma eficiente y segura. El confinamiento de hidrógeno en matrices sólidas (hidruros), constituye una opción de interés por razones de seguridad y economía energética. En particular el LiBH4 es capaz de almacenar 18,5 % en peso y 121 kg/m3, pero su alta estabilidad termodinámica limita la liberación de hidrógeno a temperaturas > 300 C. En este trabajo presentaremos la desestabilización como estrategia para mejorar las propiedades de interés tecnológico de LiBH4. En particular, la combinación de LiBH4 con un hidruro metálico, permite modificar la estabilidad termodinámica del material original y mantener capacidades de almacenamiento de hidrógeno >5 % en peso. Con este fin, se empleó la molienda mecánica para inducir la formación in situ de hidruros no disponibles comercialmente, mediante una reacción entre LiH y el cloruro del metal MCl3 (M=Y, La, Ce, Gd). Los sistemas 6LiBH4-MH2 (M=Y, La, Ce, Gd) así obtenidos presentan mayores velocidades y menores temperaturas de desorción que LiBH4, debido a la formación del producto estable YB4, LaB6, CeB6 o GdB4. Para el sistema LiBH4-CeH2, la liberación de hidrógeno se inicia a 220°C a partir de la descomposición de Ce(BH4)3 formado durante la molienda y procede a través de la desestabilización de LiBH4 con CeH2 generado in situ (Fig. 1). Los productos de la deshidruración, CeB6 y LiH, pueden ser rehidrurados en condiciones moderadas. Este nuevo composite presenta superiores propiedades de almacenamiento (cinéticas mejoradas y buena estabilidad con el ciclado), con una estabilidad termodinámica adecuada ( 50 kJ/mol). Se analizarán para cada sistema desestabilizado 6LiBH4-MH2 (M=Y, La, Ce, Gd) los procesos controlantes de la deshidruración que condicionan las propiedades de almacenamiento (nanoestructura, formación de diborano o de compuestos involucrando B12H122-).