Study of the kinetic properties of the hydride system 2LiH+MgB2+4H2 = 2LiBH4+MgH2 with the addition of Ti based compounds for hydrogen storage

Introducción: La utilización del H2 como vector de energía se considera como una de las alternativas más viables a la hora de reemplazar a los combustibles convencionales como por ejemplo el petróleo. Sin embargo, uno de los inconvenientes aún no resueltos es la falta de disponibilidad de un medio seguro, compacto y eficiente (en términos de autonomía) para el almacenamiento de hidrógeno principalmente para aplicaciones móviles [1]. Una de las potenciales alternativas para poder superar dicho inconveniente es el almacenamiento de hidrógeno en estado sólido mediante la formación de compuestos denominados hidruros. El sistema hidruro 2LiH+MgB2/2LiBH4+MgH2 presenta interesantes características para el almacenamiento de hidrógeno. Este posee propicia estabilidad termodinámica, lo cual conlleva a una reducida temperatura de liberación de hidrógeno (ΔH = 40,5 kJ.mol-1 H2, Tliberación de hidrógeno = 225 ºC a 1 atm). También presenta una elevada capacidad de almacenamiento de hidrógeno del 11,45 % p/p H2. A pesar de estas excelentes características, restricciones del tipo cinéticas no hacen posible el almacenamiento reversible de hidrógeno a las condiciones de temperatura y presión predichas por la termodinámica del sistema hidruro [2].
Objetivos: Estudiar el efecto sobre el comportamiento cinético del sistema hidruro 2LiH+MgB2/2LiBH4+MgH2 de aditivos en base Ti (Ti metálico, TiB2 y TiO2) y compararlo con resultados obtenidos con aditivos en base Fe (Fe metálico y FeCl3) [3]. Resultados: El comportamiento cinético de absorción (50 atm H2) y desorción (5,5 atm) a 400 ºC se evaluó comenzando desde la mezcla 2LiH + MgB2 más 5 mol % de aditivos en base Ti mediante el empleo de la técnica volumétrica tipo Sieverts. Se estudiaron muestras preparadas por reducidos tiempos molienda mecánica (2 horas). Se encontró que las velocidades de absorción de hidrógeno fueron prácticamente similares. Los tiempos de absorción de hidrógeno fueron de 6 horas y las capacidades de entre 8,5 y 10,3 % p/p H2. Estas capacidades son superiores a las alcanzadas con los aditivos en base Fe entre 5,0 y 7,0 % p/p H2 [4]. Por otro lado, la velocidad de liberación de hidrógeno se vio notablemente mejorada por el agregado de TiO2. El tiempo de desorción de hidrógeno fue de 2 horas para el TiO2, mientras que para el Ti metálico y el TiB2 fueron de entre 5 y 6 horas. Esto representó una notable mejora respecto del aditivo Fe metálico, con el cual fue posible obtener el tiempo más corto de liberación de hidrógeno de 6 horas [3]. Conclusiones: El agregado de TiO2 reduce notablemente los tiempos de liberación de hidrógeno respecto de los otros aditivos en base Ti y Fe. Esto se debe a que su estructura cristalina y el estado de oxidación del Ti pueden acelerar la nucleación y crecimiento del MgB2 quien le confiere la reversibilidad al sistema [2, 3].

Referencias bibliográficas
1. Jorgensen, S.W., Current Opinion in Solid State and Materials Science 2011, 15, 39.
2. Vajo, J.J., Skeith, S.L., Mertens, F., J. Phys. Chem. B. 2005, 109, 3719.
3. Puszkiel, J. A., Tesis Doctoral en Ciencias de la Ingeniería, Universidad Nacional de
Cuyo, Instituto Balseiro 2012. http://ricabib.cab.cnea.gov.ar/328.