Efecto de la adición de Cr/Mn en TiVNb sobre las propiedades de adsorción de hidrógeno: estudio de termodinámica y transición de fase
Autores: Bouzidi, Anis; Elkaim, Erik; Nassif, Vivian; Zlotea, Claudia
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Efecto de la adición de Cr/Mn en TiVNb sobre las propiedades de adsorción de hidrógeno: estudio de termodinámica y transición de fase
Categoría
Energía
Subcategoría
Energías renovables
Palabras clave
Aleaciones
Heas
Almacenamiento de hidrógeno
Termodinámica
Hidruros fcc
Cinética de absorción
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Las aleaciones de alta entropía (HEAs) son una clase prometedora de materiales que pueden ofrecer un rendimiento funcional notable para una amplia gama de aplicaciones debido a su composición altamente ajustable. Entre estas aplicaciones, recientemente se han propuesto HEAs bcc capaces de formar hidruros fcc como materiales de almacenamiento de hidrógeno de alta capacidad con termodinámica mejorada en comparación con los hidruros metálicos clásicos. En este contexto, se preparó una HEA de fase única bcc (TiVNb)0.90Cr0.05Mn0.05 mediante fusión por arco para evaluar el efecto de la adición combinada de Cr/Mn en el ternario TiVNb. Se encontró una desestabilización termodinámica de la fase de hidruro fcc en la HEA en comparación con el TiVNb inicial. Experimentos de difracción de neutrones in situ y de rayos X de sincrotrón propusieron una transición de fase fcc a bcc de la subred metálica en el rango de temperatura de 260-350 grados C, mientras que la subred H/D experimentó una transición de orden-desorden a 180 grados C. El ciclo de absorción/desorción demostró una cinética de absorción muy rápida a temperatura ambiente en menos de 1 minuto con una capacidad total notable (2.8 % en peso) sin segregación de fases. Por lo tanto, la estrategia de diseño que consiste en pequeñas adiciones de elementos que no forman hidruros en HEAs refractarios permite obtener materiales con propiedades prometedoras para el almacenamiento de hidrógeno en estado sólido.
Descripción
Las aleaciones de alta entropía (HEAs) son una clase prometedora de materiales que pueden ofrecer un rendimiento funcional notable para una amplia gama de aplicaciones debido a su composición altamente ajustable. Entre estas aplicaciones, recientemente se han propuesto HEAs bcc capaces de formar hidruros fcc como materiales de almacenamiento de hidrógeno de alta capacidad con termodinámica mejorada en comparación con los hidruros metálicos clásicos. En este contexto, se preparó una HEA de fase única bcc (TiVNb)0.90Cr0.05Mn0.05 mediante fusión por arco para evaluar el efecto de la adición combinada de Cr/Mn en el ternario TiVNb. Se encontró una desestabilización termodinámica de la fase de hidruro fcc en la HEA en comparación con el TiVNb inicial. Experimentos de difracción de neutrones in situ y de rayos X de sincrotrón propusieron una transición de fase fcc a bcc de la subred metálica en el rango de temperatura de 260-350 grados C, mientras que la subred H/D experimentó una transición de orden-desorden a 180 grados C. El ciclo de absorción/desorción demostró una cinética de absorción muy rápida a temperatura ambiente en menos de 1 minuto con una capacidad total notable (2.8 % en peso) sin segregación de fases. Por lo tanto, la estrategia de diseño que consiste en pequeñas adiciones de elementos que no forman hidruros en HEAs refractarios permite obtener materiales con propiedades prometedoras para el almacenamiento de hidrógeno en estado sólido.