Propiedades de adsorción de hidrógeno de una nueva aleación de alta entropía refractaria Ti-V-Zr-Nb-Mo
Autores: Bouzidi, Anis; Laversenne, Laetitia; Zepon, Guilherme; Vaughan, Gavin; Nassif, Vivian; Zlotea, Claudia
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Acceso abierto
Artículo científico
2021
Propiedades de adsorción de hidrógeno de una nueva aleación de alta entropía refractaria Ti-V-Zr-Nb-Mo
Categoría
Energía
Subcategoría
Energías renovables
Palabras clave
Aleaciones
Almacenamiento de hidrógeno
Alta entropía
Transición de fase
Absorción de hidrógeno
Difracción de rayos X
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
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Citaciones: Sin citaciones
Los aleaciones de alta entropía pertenecen a una nueva y prometedora clase de materiales funcionales para el almacenamiento de hidrógeno en estado sólido. En este contexto, se preparó una nueva aleación de alta entropía de fase única con estructura cúbica centrada en el cuerpo (bcc) Ti0.30V0.25Zr0.10Nb0.25Mo0.10. Las propiedades fisicoquímicas y de adsorción de hidrógeno se han determinado tanto en instalaciones de laboratorio como a gran escala. Esta aleación puede absorber rápidamente hidrógeno hasta 2.0 H/M (2.8 % en peso) a temperatura ambiente y forma un hidruro de estructura cúbica centrada en las caras (fcc), como lo demuestra la difracción de rayos X en sincrotrón. La isoterma de presión-composición y la difracción de neutrones in situ durante la reacción de desorción de hidrógeno/deuterio sugieren que la aleación experimenta una transición de fase reversible de un solo paso (bcc-fcc). El análisis PDF de los datos de dispersión total de rayos X señala que la fase de hidruro posee una estructura fcc promedio con distribución aleatoria de átomos y pequeña distorsión de la red. A pesar de un pequeño desvanecimiento inicial de la capacidad, la aleación soporta 20 ciclos de absorción/desorción sin descomposición de fase, como lo demuestran las mediciones cinéticas acopladas con difracción de rayos X y el estudio microestructural mediante SEM-EDS. Además, la absorción completa de hidrógeno ocurre en menos de 30 s a temperatura ambiente y la cinética mejora durante el ciclo.
Descripción
Los aleaciones de alta entropía pertenecen a una nueva y prometedora clase de materiales funcionales para el almacenamiento de hidrógeno en estado sólido. En este contexto, se preparó una nueva aleación de alta entropía de fase única con estructura cúbica centrada en el cuerpo (bcc) Ti0.30V0.25Zr0.10Nb0.25Mo0.10. Las propiedades fisicoquímicas y de adsorción de hidrógeno se han determinado tanto en instalaciones de laboratorio como a gran escala. Esta aleación puede absorber rápidamente hidrógeno hasta 2.0 H/M (2.8 % en peso) a temperatura ambiente y forma un hidruro de estructura cúbica centrada en las caras (fcc), como lo demuestra la difracción de rayos X en sincrotrón. La isoterma de presión-composición y la difracción de neutrones in situ durante la reacción de desorción de hidrógeno/deuterio sugieren que la aleación experimenta una transición de fase reversible de un solo paso (bcc-fcc). El análisis PDF de los datos de dispersión total de rayos X señala que la fase de hidruro posee una estructura fcc promedio con distribución aleatoria de átomos y pequeña distorsión de la red. A pesar de un pequeño desvanecimiento inicial de la capacidad, la aleación soporta 20 ciclos de absorción/desorción sin descomposición de fase, como lo demuestran las mediciones cinéticas acopladas con difracción de rayos X y el estudio microestructural mediante SEM-EDS. Además, la absorción completa de hidrógeno ocurre en menos de 30 s a temperatura ambiente y la cinética mejora durante el ciclo.