Bài báo mới nhất được xuất bản trên tạp chí Materials tập trung vào các đặc tính hấp thụ hydro của hợp kim Ag-Mg đúc. 

Nghiên cứu: Hành vi hấp thụ hydro của hợp kim đúc Ag-Mg Hành vi hấp thụ hydro của hợp kim đúc Ag-Mg. Hình ảnh: D. Alimkin / Shutterstock.com

Nghiên cứu được thực hiện trên bốn hợp kim từ khu vực hai pha (Mg) + γ `(AgMg4) với nồng độ danh nghĩa là 5 wt. phần trăm, 10 trọng lượng. phần trăm, 15 trọng lượng. phần trăm và 20 wt. phần trăm Ag, cũng như bốn hợp kim có thành phần danh nghĩa có thể so sánh với các pha liên kim loại: AgMg4, AgMg3, AgMg và Ag3Mg.

Giới thiệu về sự hấp thụ hydro

Hấp thụ hydro (hấp phụ / hấp thụ) trong kim loại, cho dù ở dạng màng mỏng hoặc hạt nano, là một quy trình quan trọng trong lưu trữ điện năng và xử lý hóa học. Hydro phân tử được hấp thụ trong cấu trúc nền của kim loại ảnh hưởng đến các khung phân tử và điện giao diện của nó, cũng như các đặc tính xúc tác và hóa học bề mặt của nó. Hơn nữa, các hiệu ứng hợp kim ảnh hưởng đến cả sự xúc tác và sự hấp thụ khí. Để lưu trữ hydro, sự hấp thụ hydrocacbon trên cacbon hoạt tính (AC) là một lựa chọn tiềm năng để nén và giải nén.

Tầm quan trọng của Hydrogen, Lưu trữ và Công nghệ Xanh

Những nghiên cứu chuyên sâu đã được tiến hành trong những năm gần đây để cho phép phát triển các sáng kiến ​​tái tạo, chẳng hạn như năng lượng hydro, trong bối cảnh của các ngành công nghiệp xe cộ và các nguồn tái tạo. Hydro là một loại nhiên liệu dễ bay hơi và dễ cháy, cần có các biện pháp cụ thể để bảo quản thích hợp.

Hydro có thể được giữ ở dạng nén chặt hoặc hóa lỏng, cũng như gắn vào bề mặt của các vật thể hoặc liên kết hóa học dưới dạng hydrua. Mặc dù điều đó có vẻ phi lý, nhưng xã hội coi hydro ngưng tụ là không an toàn và không khả thi về mặt kinh tế do chi phí nén đáng kể và công suất thể tích tương đối thấp khoảng 40 kg / m ³ .

Hệ thống hydro lỏng

Lưu trữ hydro bằng dung môi thậm chí còn ít hiệu quả về chi phí hơn so với lưu trữ hydro dạng nén và đòi hỏi phải sử dụng các hệ thống làm lạnh chuyên dụng ở nhiệt độ 20 K. Các halogen kim loại hoặc vật liệu giao diện, có thể chứa 80–150 kg hydro trên 1 m3, là loại cuối cùng cách lưu trữ năng lượng. Kết quả là, cách tiếp cận này là kiểu lưu trữ hydro có lợi nhất về cả mức độ an toàn (khi được sử dụng một cách thích hợp) và dung tích thể tích.

Vật liệu dựa trên magiê để lưu trữ hydro

Nhiều kim loại và các pha liên kim loại hấp thụ và khử hấp thụ hydro một cách hiệu quả, tuy nhiên do khả năng trọng lượng riêng kém, chúng không được đánh giá cho các ứng dụng di động tiềm năng. Do năng suất trọng trường của hydro cao (lên tới 7,6% trọng lượng đối với MgH2) và giá thành rẻ, các halogenua dựa trên magiê là một trong những ứng cử viên tiềm năng nhất để lưu trữ hydro.

Tuy nhiên, do yêu cầu về nhiệt độ khắc nghiệt và động lực chậm chạp của chu trình hấp thụ hydro, việc sử dụng Mg để lưu trữ hydro là không thực tế. Do đó, nhiều nghiên cứu hiện đang được thực hiện trên khắp thế giới để tối ưu hóa động học của quá trình hấp thụ hydro trong hợp kim magie bằng cách sử dụng các chất phụ gia hoặc chất xúc tác tạo hợp kim.

Kết quả nghiên cứu

Đường kính chính của các hạt sau quy trình lấp đầy được hiển thị bằng hình ảnh SEM là từ hàng chục đến hàng trăm Micromet. Kích thước này là đủ để tạo điều kiện cho quá trình hydro hóa. Phát hiện tổng thể là mạt thu được từ hợp kim hai pha lớn hơn mạt thu được từ các pha liên kim loại.

Điều này rất có thể cho thấy rằng hợp kim hai pha có độ dẻo tăng lên một chút. Sự phân tách giòn đã được phát hiện đối với các mẫu "e" và "f", điều này tương đối phản trực giác do dự kiến ​​sẽ có độ giòn mạnh đối với vật liệu AgMg và Ag3Mg.

 Cấu trúc vi mô SEM của các hợp kim Ag-Mg khác nhau: (a) Hợp kim 10, (b) Hợp kim 9 (e) Hợp kim 6, (f) Hợp kim 5. Nhà cung cấp hình ảnh: Dębski et. al, Vật liệu

Sự tồn tại của các pha liên kim loại dự đoán đã được xác minh bằng phân tích XRD trong phần lớn các mẫu thu được. Thay đổi đáng chú ý nhất là sự xuất hiện của pha ε 'chứ không phải là pha ε dự đoán (Hợp kim 6). Giai đoạn này trước đây đã được phát hiện trong các hợp kim đúc.

Các thí nghiệm về quá trình hấp thụ hiđro đã được thực hiện. Người ta phát hiện ra rằng hợp kim bao gồm 10% trọng lượng. Ag, cho phép hấp thụ hiđro cực đại ở 350 C theo một tỷ lệ có thể so sánh được với Mg nguyên chất. Vì mẫu không đạt được mức tối ưu ở thời gian bão hòa điểm đơn nhất (có thể chấp nhận được) quy định ở 300 C, nên rõ ràng là các điểm đo đã bị tác động động học (90 phút).

Việc bổ sung bạc vào magiê làm giảm khả năng hấp phụ và không ảnh hưởng đến động học hấp phụ hydro; tuy nhiên, các mẫu từ vùng giảm tiết (lên đến 20% Ag) cho thấy mối tương quan tương đối bất lợi. Sự khác biệt rõ ràng về động học có thể là do sự khác biệt về kích thước hạt được sử dụng trong các thử nghiệm, trong số những thứ khác.

3 mẫu đầu tiên có hàm lượng Ag lớn nhất không cho thấy sự thay đổi bề mặt, nhưng 4 mẫu tiếp theo có nồng độ Ag nhỏ hơn 50% cho thấy sự thay đổi bề mặt.

Tóm lại, một nghiên cứu kiểm tra tác động của Ag trong hợp kim Ag-Mg được điều chế bằng phương pháp luyện kim đối với quá trình hấp thụ hydro đã được thực hiện, điều này cho thấy rằng nồng độ Mg càng cao thì hydro đồng hóa càng nhiều và khi phản ứng của hợp kim với hydro tiếp tục, Phần AgMg được thiết lập, tiếp tục giữ nguyên trong hàng hóa.

(Nguồn: mdpi.com)

 

Cảm ơn đã theo dõi hết bài viết!!!