Almacenamiento de hidrógeno mediante hidruros metálicos : Síntesis y caracterización
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Resumen en español
El almacenamiento de hidrógeno gaseoso en estructuras sólidas mediante hidruros metálicos es uno de los principales retos para aplicaciones móviles y estacionarias; reconociendo que algunos hidruros metálicos son potenciales candidatos para el almacenamiento de energía. El presente trabajo tiene un carácter experimental y representa una contribución al estudio del almacenamiento de hidrógeno en el estado mencionado, a partir de la investigación de la influencia de la sustitución proporcional de V por Zr, en la relación estequiométrica de tipo Zr2-XVXFe (X=0.0, 0.1 y 0.2). Las muestras fueron fundidas en un horno a arco con atmósfera controlada de Argón. En orden de verificar la influencia de los procesos de síntesis sobre las propiedades de absorción y desorción de las aleaciones, así como de la cinética de la reacción, se realizaron mediciones mediante el uso de un dispositivo tipo Sievert’s PCT, y la caracterización del material fue desarrollada mediante difracción de rayos-X, Microscopía Electrónica de Barrido. Los resultados indican que los procesos de síntesis generan una microestructura multifásica, así mismo, la cinética de absorción y desorción es menor de 5 minutos a temperatura ambiente, ajustándose a los parámetros establecidos por el DOE; sin embargo, se evidencia que la capacidad de desorción decrece. Los cambios en el comportamiento del sistema Zr –V –Fe fueron analizados. Como resultado del proceso de síntesis, se obtuvieron tres aleaciones correspondientes a Zr2Fe, Zr1.9V0.1Fe y Zr1.8V0.2Fe, las cuales condujeron a una capacidad máxima de almacenamiento de hidrógeno de 1.84% en peso. Se comprobó que el método de fusión utilizado (fusión mediante horno de arco eléctrico), permite obtener unas muestras con mejores condiciones microestructurales, representadas en homogeneidad, reducción de impurezas, confiabilidad y repetitividad.
Resumen en ingles
Hydrogen storage in its solid state is one of the main challenges for mobile and stationary applications. Some metal hydrides are potential candidates for energy storage. This is an experimental research, which represents a contribution to the study of Hydrogen storage in its solid state, by studying the influence of the proportional substitution of V for Zr in the stoichiometric ratio Zr2-XVXFe (X=0.0, 0.1 y 0.2). The sample synthesis was performed in an arc-melting furnace with an argon vacuum controlled atmosphere. In order to verify the influence of the synthesis processes on the hydrogen absorption and desorption properties as well as the times of this reaction, a Sievert’s PCT-pro device were used for the study. Through X-ray diffraction was developed material characterization. The scanning electron microscope techniques and electron spectrometer were used for the microstructural analysis and the semiquantitative analysis respectively. Results indicate that the synthesis process generates a multi-phase type microstructure, and the absorption and desorption kinetic is less than 5 minutes at room temperature, in line with the parameters established by the United States Department of Energy; however, it is clear that the desorption capacity decreases. The changes in the behavior of the Zr -V -Fe system were analyzed. As a result of the synthesis process, three alloys corresponding to Zr2Fe, Zr1.9V0.1Fe and Zr1.8V0.2Fe were obtained, which led to a maximum hydrogen storage capacity of 1.84% by weight. It was found that the fusion method was modified, representing in homogeneity, reduction of impurities, reliability and repeatability.