Effect of the in situ formation of nanoparticles with Ti on the 2LiH-MgB2 hydrogen storage system
Creators: name: Puszkiel, Julián
Publisher: name: Zenodo
Year: 2015
Subjects: Nanopartículas
Hidrógeno
Almacenamiento

description: La falta de un medio para el almacenamiento de hidrógeno de modo seguro y eficiente es uno de los principales inconvenientes para el empleo del hidrógeno como nuevo vector de energía. En la actualidad existen aplicaciones tecnológicas del hidrógeno donde éste es almacenado en estado líquido o gaseoso. Sin embargo, estos métodos requieren de condiciones de temperatura o presión extremas: temperaturas de - 250 ºC para el almacenamiento en estado líquido y presiones de 700 bar para el almacenamiento en estado gaseoso. El almacenamiento de hidrógeno en estado sólido mediante la formación de compuestos hidruros presenta las ventajas de alcanzar altas capacidades de almacenamiento a temperaturas y presiones menos severas <strong><em>[1]</em></strong>. Sin embargo, no se ha diseñado aún un material que cumpla con todos los requisitos necesarios para su aplicación práctica <strong><em>[2]</em></strong>. El material compuesto por 2LiH+MgB<sub>2</sub> presenta potenciales características para el almacenamiento de hidrógeno dadas su alta capacidad gravimétrica (11,45 % p/p H) y su propicia estabilidad termodinámica (40,5 kJ/mol H<sub>2</sub>) <strong><em>[3]</em></strong>. No obstante, restricciones del tipo cinético causan que el material presente largos tiempos de hidruración-deshidruración y relativamente altas temperaturas de trabajo <strong><em>[4]</em></strong>. Para poder mejorar las propiedades cinéticas se han experimentado diversos tipos de aditivos, principalmente metales de transición y sus compuestos <strong><em>[5,6]</em></strong>. Si bien se han observado mejoras en la propiedades cinéticas del material 2LiH+MgB<sub>2</sub>, en muchos casos los aditivos no funcionan eficientemente durante muchos ciclos de absorción-desorción de hidrógeno <strong><em>[6]</em></strong> y/o representan un alto costo a la hora de emplearlos a una escala intermedia <strong><em>[7]</em></strong>. En el presente trabajo se presentan los avances logrados en el estudio del efecto de la formación in-situ de nanopartículas con Ti sobre las características cinéticas de absorción-desorción de hidrógeno del material 2LiH+MgB<sub>2</sub>. El agregado de pequeñas cantidades de TiO<sub>2</sub> al material 2LiH+MgB<sub>2</sub> permite mejorar las propiedades cinéticas para la absorción-desorción de hidrógeno (Figura 1A) y resulta en una notable incremento en la estabilidad del material al ser ciclado. Investigaciones mediante diversas técnicas de caracterización como microscopía electrónica de transmisión (Figura 1B – Campos oscuro y alta resolución) y espectroscopias de absorción de rayos X evidencian la formación in-situ de nanopartículas de TiB<sub>2</sub> y Li<sub>x</sub>TiO<sub>2</sub>, las cuales provienen de la interacción entre la matriz sólida 2LiH+MgB<sub>2</sub> y el aditivo TiO<sub>2</sub>. Los resultados sugieren que las nanopartículas se encuentran dispersas en la matriz sólida proporcionando sitios activos para la mejora, principalmente, de las características cinéticas de deshidruración y evitando la aglomeración del material, lo cual resulta en una mayor estabilidad al ciclado. <strong><em>Referencias</em></strong>: <em>[1]</em> <em>A. Züttel, Materials Today (2003)1369:24–33.</em> <em>[2]</em> <em>L. Klebanoff, J. Keller, Sandia Report SAND (2012) 0786.</em> <em>[3] J.J. Vajo, S.L. Skeith, F. Mertens, J. Phys. Chem. B (2005) 109:3719–3722.</em> <em>[4] U. Bösenberg, S. Doppiu, L. Mosegaard, G. Barkohrdarian, et al. </em><em>Acta Mater. (2007) 55: 3951–3958.</em> <em>[5]</em> <em>U. Bösenberg, J.W. Kim, D. Gosslar, N. Eigen, et al. Acta Mater. </em><em>(2010)58: 3381–3389.</em> <em>[6] </em><em>J.A. Puszkiel, F.C. Gennari, P. Arneodo Larochette, J.M. Ramallo-López, et al. J. of Power Sources 284 (2015)284:606-616.</em> <em>[7] J. Jepsen, Ph.D. Thesis, Universität der Bundeswehr Hamburg (2013) 1 – 156.</em>