Almacenamiento de hidrógeno en materiales en base Mg con la adición de pequeñas cantidades de LiBH4 y haluros de Fe (FeF3 y FeCl3)
Creators: name: Puszkiel, Julián
Publisher: name: Zenodo
Year: 2020
Subjects: almacenamiento de hidrógeno
Magnesio
haluros de hierro

description: La elevada estabilidad termodinámica del MgH<sub>2</sub> (∆H = 74 kJ/mol H<sub>2</sub>) resulta en una temperatura de liberación de hidrógeno de ~ 300 ºC a 1 atm. [1]. Las restricciones cinéticas que se dan durante los procesos de deshidruración del MgH<sub>2</sub> en condiciones dinámicas, causan que la temperatura de desorción aún más elevada y que los tiempos requeridos para la desorción sean largos. La hidruración del Mg también presenta el inconveniente de que requiere tiempos largos y no es completa [2]. Por estos motivos, se ha centrado la atención en mejorar al MgH<sub>2</sub> mediante la reducción de tamaños por molienda mecánica (MM) y la adición y dispersión homogénea de catalizadores, con el fin de lograr capacidades y velocidades de absorción-desorción superiores [2–6]. En el presente trabajo se estudian materiales en base Mg con el agregado de LiBH<sub>4</sub>, Fe, FeF<sub>3</sub> y FeCl<sub>3</sub>. La adición de LiBH<sub>4</sub> al Mg durante el proceso de MM posibilita reducir notablemente los tamaños de aglomerados de Mg y también genera pequeños orificios que mejoran la difusión del hidrógeno durante el proceso de hidruración [7, 8]. Esto permite alcanzar mayores capacidades de almacenamiento de hidrógeno sin modificar las propiedades termodinámicas del sistema Mg–H. Sin embargo, la liberación de hidrógeno a temperaturas relativamente bajas (≤ 300 ºC) es lenta. Es por ello que se intenta mejorar las características cinéticas de un material compuesto por Mg y pequeñas cantidades de LiBH<sub>4</sub> mediante la adición de FeF<sub>3</sub> y FeCl<sub>3</sub>. Los dos haluros de Fe reaccionan con el LiBH<sub>4</sub> durante el proceso de molienda y durante la absorción – desorción de hidrógeno formando FeB. Adicionalmente, a partir de los resultados experimentales se infiere que la formación “in-situ” del MgH<sub>2</sub> en la MM, permite la reducción adicional de los tamaños de aglomerados de Mg a valores de entre 5 – 50 μm en el caso de un material compuesto por Mg–10LiBH<sub>4</sub>–5FeCl<sub>3</sub>. Esta reducción de tamaños adicional junto con la dispersión de FeB, el cual podría tener propiedades catalíticas, reduce la energía de activación para la liberación de hidrógeno en ~ 20 kJ/mol H<sub>2</sub> respecto del Mg molido e hidrurado. Esto resulta en cinéticas de desorción más veloces con capacidades de almacenamiento de hidrógeno reversibles de ~ 5 % p/p a 275 ºC. <strong>Referencias</strong> [1] J.F. Stampfer, C.E. Holley, J.F. Suttle, The Magnesium-Hydrogen System. <em>J. Am. Chem. Soc</em>. <strong>82–7</strong>, 3504– 3508, 1960. [2] Zaluska, A., Zaluski, L., Ström-Olsen, J.O., Nanocristalline magnesium for hydrogen storage. <em>J. alloys Compd.</em> <strong>288</strong>, 217–225, 1999. [3] Bläsius, A., Gonser, U., Mössbauer surface studies on TiFe hydrogen storage material. <em>Appl. Phys.</em> <strong>22</strong>, 331–332, 1980. [4] Welter, J.-M., Rudman, P.S., Iron catalyzed hydriding of magnesium. Scripta Metallurgia <strong>16</strong>, 285–286, 1982. [5] Liang, G., Huot, J., Boily, S., Van Neste, A., Schulz, R., Caralytic effec of transition metals on hydrogen sorption in nanocrystalline ball milled MgH<sub>2</sub> – Tm (Tm=Ti, V, Mn, Fe and Ni) systems<strong><em>. </em></strong><em>J. alloys Compd.</em> <strong>292</strong>, 247–252, 1999. [6] Hanada, N., Ichikawa, T., Fujii, H., Catalytic Effect of Nanoparticle 3d-Transition Metals on Hydrogen Storage Properties in Magnesium Hydride MgH<sub>2</sub> Prepared by Mechanical Milling. <em>J. Phys. Chem. B</em>, 109, 7188, 2005. [7] Puszkiel, J.A., Gennari, F.C., Reversible hydrogen storage in metal-doped Mg–LiBH<sub>4</sub> composites. <em>Scr. Mater.</em>, <strong>60</strong>, 667–670, 2009. [8] Puszkiel, J. A. (2012) Preparación, estudio y optimización de hidruros complejos para almacenamiento de hidrógeno. / Preparation, study and optimization of complex hidrides for hydrogen storage. Tesis Doctoral en Ciencias de la Ingeniería, Universidad Nacional de Cuyo, Instituto Balseiro. http://ricabib.cab.cnea.gov.ar/328/