Síntesis y caracterización de nanodispersiones Mg/Ti como potenciales reservorios de hidrógeno

Abstract

En el marco del desarrollo tecnológico para una economía energética global sustentable, el estudio de materiales como potenciales reservorios de hidrógeno es un área en pleno desarrollo. La presente Tesis consiste en un estudio básico de materiales nanoestructurados formadores de hidruros basados en Mg. Este material tiene una buena capacidad para almacenar químicamente hidrógeno pero al presentarse en bulk posee limitaciones para hacerlo de manera reversible. Se ensayaron diferentes composiciones y vías de fabricación mediante molienda mecánica reactiva principalmente en atmósfera de H2. Se usaron como aditivos Ti y C, a fin de estudiar las eventuales mejoras en las propiedades de almacenamiento de los hidruros nanoestructurados. Una vez almacenado químicamente el hidrógeno en los materiales (dispersiones en polvo), se estudiaron las propiedades de absorción y desorción de hidrógeno del hidruro formado M g H2 (almacenamiento reversible) y el rol de los aditivos en estos procesos. Para ello fue necesario someter los especímenes a tratamientos térmicos y de presurización los cuales permitieron la re-obtención del hidrógeno molecular (desorción) y su posterior re-absorción (absorción química). Se utilizó volumetría a fin de estudiar y caracterizar las condiciones termodinámicas correspondientes. La técnica, a través del monitoreo del consumo o liberación del hidrógeno in situ, permitió también estudiar las velocidades de los procesos de sorción (cinética). Se caracterizaron y modelaron las curvas cinéticas obtenidas. Se realizaron también experiencias de calorimetría diferencial (DSC) y termogravimetría que permitieron hacer un estudio y caracterización de la cinética a distintas velocidades de calentamiento y enfriamiento. Se recurrió principalmente a la difracción (DRX) y microscopía (SEM y TEM) para la caracterización estructural tanto de los materiales recién preparados como después de ser sometidos a variados ciclos térmicos a diferentes presiones. Los resultados de las experiencias mostraron que los materiales así fabricados presentan propiedades cinéticas de interés. De manera complementaria, los resultados experimentales permitieron a través de una análisis cinético formal, aportar a la comprensión de los mecanismos involucrados en los procesos de absorción y desorción, de acuerdo a las condiciones de presión y temperatura, composición y/o la vía de fabricación.