Almacenamiento de hidrógeno en el sistema magnesio – plata: estudio cinético y termodinámico

G. URRETAVIZCAYA; F.J. CASTRO

Rosario

Congreso; 11° Congreso Binacional de Metalurgia y Materiales – SAM / CONAMET 2011; 2011

SAM / CONAMET

Introducción El almacenamiento de hidrógeno en hidruros metálicos es un tema de investigación de gran interés para una economía energética sustentada en el hidrógeno. El hidruro de magnesio, en parti-cular, presenta varias ventajas desde este punto de vista: tiene una elevada capacidad de almacena-miento másica (7.6 % en peso), el material base es abundante, y tiene bajo costo. Sin embargo, la cinética de absorción y desorción de hidrógeno en este material es lenta, y la elevada estabilidad termodinámica del hidruro hace que la temperatura de desorción sea alta comparada con las tempe-raturas requeridas para aplicaciones prácticas. La molienda mecánica y la incorporación de aditivos constituyen posibles vías para mejorar los inconvenientes asociados a la cinética y la desestabiliza-ción del hidruro de magnesio es una alternativa viable para solucionar los problemas asociados a la termodinámica. Objetivos Los objetivos de este trabajo son, en primer lugar estudiar los efectos de la incorporación de Ag2O y Ag al MgH2 por medio de molienda mecánica sobre la cinética de hidruración y deshidrura-ción, y las características microestructurales y fisicoquímicas del material obtenido. En segundo término, nos planteamos como objetivo estudiar la termodinámica del sistema Mg – Ag a fin de analizar la posible desestabilización del hidruro de magnesio por formación de compuestos interme-tálicos. Experimental Los materiales se prepararon por molienda mecánica de MgH2 con aditivos en atmósfera de hidrógeno, en molino planetario Fritsch P6. El manejo de las muestras se realizó en caja de guantes, bajo atmósfera de argón. La caracterización fisicoquímica general se realizó por XRD, DSC, deter-minación de área BET, SEM y microscopía óptica. La caracterización cinética y termodinámica de la interacción de los materiales con hidrógeno se realizó por HPDSC y en un equipo volumétrico tipo Sieverts. Resultados Durante la molienda de MgH2 con aditivos se reducen el tamaño de partícula y de cristalita, como sucede habitualmente con este método de procesamiento, y se observa la formación de nuevas fases, tales como el compuesto intermetálico MgAg3. Luego del procesamiento mecánico, los materiales con 10 % en peso de Ag (incorporado como plata metálica u óxido de plata) muestran una mejora en sus propiedades cinéticas: la tempe-ratura de desorción medida por calorimetría diferencial de barrido se reduce en aproximadamente 45°C, mientras que los tiempos requeridos para absorber o desorber 4% de H2 a 325°C se reducen a la mitad (Figura 1) Los materiales muestran diferente comportamiento frente al ciclado en hidrógeno depen-diendo de las características del hidruro de magnesio de partida. En este comportamiento tiene mar-cada influencia la presencia de pequeñas cantidades de óxido de magnesio y la superficie específica; los materiales con MgO no se deterioran por ciclado, y comparativamente muestran elevados valo-res de área BET. Por último, en relación a los intermetálicos formados durante el ciclado, la fase MgAg está presente en las muestras hidruradas, mientras que durante la desorción, la formación del compuesto Mg4Ag favorece la desestabilización del MgH2.