Almacenamiento de hidrógeno en materiales base Mg con la adición de pequeñas cantidades de LiBH4 y haluros de Fe (FeF3 y FeCl3)

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La elevada estabilidad termodinámica del MgH2(∆H=74 kJ/mol H2) resulta en una temperatura de liberación de hidrógeno de ~ 300ºC a 1atm. Las restricciones cinéticas que se dan durante el proceso de deshidruración del MgH2 causan que la temperatura de desorción sea aún más elevada y que los tiempos re...

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Autores principales: Puszkiel, J. A., Arneodo Larochette, Pierre Paul, Gennari, Fabiana Cristina
Formato: Artículo publishedVersion
Lenguaje:Español
Publicado: Asociación Física Argentina 2012
Materias:
ALMACENAMIENTO
HIDROGENO
MOLIENDA
MAGNESIO
BORURO
STORAGE
HYDROGEN
MILLING
MAGNESIUM
BORIDE
Acceso en línea:https://hdl.handle.net/20.500.12110/afa_v24_n02_p053
Aporte de:
Biblioteca Digital - Facultad de Ciencias Exactas y Naturales (UBA) de Universidad de Buenos Aires
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description La elevada estabilidad termodinámica del MgH2(∆H=74 kJ/mol H2) resulta en una temperatura de liberación de hidrógeno de ~ 300ºC a 1atm. Las restricciones cinéticas que se dan durante el proceso de deshidruración del MgH2 causan que la temperatura de desorción sea aún más elevada y que los tiempos requeridos para la desorción sean largos. En el presente trabajo se estudian materiales en base Mg con el agregado de LiBH4, FeF3 y FeCl3. La adición de pequeñas cantidades de LiBH4 al Mg durante el proceso de molienda mecánica (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. 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 (≤ 300ºC) es lenta. Es por ello que se intenta mejorar las características cinéticas de un material compuesto por Mg y pequeñas cantidades de LiBH4 mediante la adición de FeF3 y FeCl3. Los dos haluros de Fe reaccionan con el LiBH4 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 MgH2 durante la MM, permite la reducción adicional de los tamaños de aglomerados de Mg a valores entre 5 –50μm en el caso de un material compuesto por 85mol%Mg–10mol%LiBH4–5mol%FeCl3. 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 ~20kJ/mol H2 respecto del 90mol%Mg–10mol%LiBH4. Esto resulta en cinéticas de desorción más veloces con capacidades de almacenamiento de hidrógeno reversibles de ~5% p/p a 275ºC
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spelling afa:afa_v24_n02_p0532023-11-07T11:03:22Z Almacenamiento de hidrógeno en materiales base Mg con la adición de pequeñas cantidades de LiBH4 y haluros de Fe (FeF3 y FeCl3) Hydrogen storage in Mg based materials dopped with tiny amounts of LiBH4 and Fe halides (FeF3 and FeCl3) An. (Asoc. Fís. Argent., En línea) 2012;02(24):53-63 Puszkiel, J. A. Arneodo Larochette, Pierre Paul Gennari, Fabiana Cristina ALMACENAMIENTO HIDROGENO MOLIENDA MAGNESIO BORURO STORAGE HYDROGEN MILLING MAGNESIUM BORIDE La elevada estabilidad termodinámica del MgH2(∆H=74 kJ/mol H2) resulta en una temperatura de liberación de hidrógeno de ~ 300ºC a 1atm. Las restricciones cinéticas que se dan durante el proceso de deshidruración del MgH2 causan que la temperatura de desorción sea aún más elevada y que los tiempos requeridos para la desorción sean largos. En el presente trabajo se estudian materiales en base Mg con el agregado de LiBH4, FeF3 y FeCl3. La adición de pequeñas cantidades de LiBH4 al Mg durante el proceso de molienda mecánica (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. 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 (≤ 300ºC) es lenta. Es por ello que se intenta mejorar las características cinéticas de un material compuesto por Mg y pequeñas cantidades de LiBH4 mediante la adición de FeF3 y FeCl3. Los dos haluros de Fe reaccionan con el LiBH4 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 MgH2 durante la MM, permite la reducción adicional de los tamaños de aglomerados de Mg a valores entre 5 –50μm en el caso de un material compuesto por 85mol%Mg–10mol%LiBH4–5mol%FeCl3. 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 ~20kJ/mol H2 respecto del 90mol%Mg–10mol%LiBH4. Esto resulta en cinéticas de desorción más veloces con capacidades de almacenamiento de hidrógeno reversibles de ~5% p/p a 275ºC The high thermodynamic stability of MgH2 results in a hydrogen release temperature of 300ºC at 1atm. Due to kinetic constraints the dehydriding temperatures of MgH2in dynamic conditions are even higher. Moreover, long dehydriding times are required. In this work, materials composed of Mg plus tiny amounts of LiBH4 doped with FeF3 and FeCl3 are studied. The addition of tiny amounts of LiBH4to Mg during the milling process noticeably modifies size and morphology of the Mg agglomerates. On one hand, the sizes of Mg agglomerates are markedly reduced. On the other hand, pits and cracks, which enhance hydrogen diffusion during hydriding, are generated upon the Mg agglomerates. These structural changes give rise to larger hydrogen capacities without modifying the thermodynamic behavior of the Mg–H system. However, the hydrogen release at low temperatures (≤ 300ºC) is still slow. Thus, it is proposed the FeF3 and FeCl3 doping in order to improve the kinetic behavior of the Mg + tiny amounts of LiBH4 material. Throughout the milling and hydrogen sorption processes Fe halides react with LiBH4 to form FeB species. Experimental results suggest that the in-situ formation of MgH2 during milling allows the further Mg agglomerate size reduction between 5 and 50μm for the 85mol%Mg–10mol%LiBH4–5mol%FeCl3 material. The additional Mg agglomerate reduction along with the FeB dispersion, which might have catalytic properties, reduce the activation energy for hydrogen release about 20 kJ/mol H2 in comparison with 90mol%Mg–10mol%LiBH4. This leads to faster hydrogen desorption rate and reversible hydrogen capacities of about 5 wt. % at 275 ºC Fil: Puszkiel, J. A.. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Bariloche (CNEA-CAB). Río Negro. Argentina Fil: Arneodo Larochette, Pierre Paul. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Bariloche (CNEA-CAB). Río Negro. Argentina Fil: Gennari, Fabiana Cristina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Bariloche (CNEA-CAB). Río Negro. Argentina Asociación Física Argentina 2012 info:ar-repo/semantics/artículo info:eu-repo/semantics/article info:eu-repo/semantics/publishedVersion application/pdf spa info:eu-repo/semantics/openAccess https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/ar https://hdl.handle.net/20.500.12110/afa_v24_n02_p053

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