Il-ħażna tal-idroġenu fi stat solidu-toqgħod fiċ-ċentru tal-konġestjoni tal-loġistika tal-ekonomija tal-idroġenu. Żewġ familji ta' materjali jmexxu l-ligi tat-tip AB₂-ibbażati fuq iċ-ċarġ-titanju-u l-idruri bbażati fuq il--manjeżju. Kull wieħed jiġi ma 'saħħiet u żvantaġġi. L-għażla tiddependi fuq l-applikazzjoni.
Kapaċità: Il-Ħajt Gravimetriku
L-idrur tal-manjeżju (MgH₂) joffri kapaċità teoretika ta' ħażna ta' idroġenu ta' 7.6% wt, l-ogħla fost materjali ta' stat solidu-riversibbli [11†L7-L8]. Dan il-vantaġġ gravimetriku żamm il-manjeżju fuq quddiem tar-riċerka mmexxija mill-kapaċità għas-snin.
Ligi AB₂ ibbażati fuq it-titanju joperaw f'firxa differenti. Is-sistemi TiMn₂ u TiCr₂ tipikament iwasslu 1.8–2.0% wt% ta' densità ta' ħażna nominali [1†L29-L31]. Kompożizzjonijiet ottimizzati bħal Ti0.75Zr0.25Cr0.75Mn1.2 + 1.5 wt.% Ce jimbuttaw lejn 1.87 wt% fi produzzjoni skalabbli [0†L27-L29]. Ligi BCC ta'-entropija għolja jmorru lil hinn-Ti32V32Nb18Cr9Mn9 jilħaq 2.9 wt% [1†L9-L10]. Il-varjanti Ti–Cr–V–Mn tat-tip AB₂ jaħżnu 1.92 wt% anke f'-10 grad [10†L6-L9].
Fuq id-densità gravimetrika biss, jirbaħ il-manjeżju. Iżda l-paragun fid--dinja reali huwa aktar sfumat.
Kinetika: Attivazzjoni u Ċikliżmu
Hawnhekk tinsab id-differenza deċiżiva.
L-idrur tal-manjeżju jeħtieġ temperaturi ta' deidroġenazzjoni madwar 280–300 grad minħabba stabbiltà qawwija ta' bond Mg–H [3†L5-L6]. Barrieri termodinamiċi għoljin u kinetika kajmana jirrestrinġu l-użu prattiku mingħajr tisħin estern [4†L9-L11]. Strateġiji ta 'doping katalitiku u nanokonfinament ibaxxu dawn il-limiti-xi komposti PdNi@rGN iwaqqgħu t-temperatura tal-bidu tad-deidroġenazzjoni għal 140 grad b'enerġija ta' attivazzjoni ta '70.5 kJ·mol⁻¹ [11†L31-L34]-iżda dawn jibqgħu kisbiet tal-laboratorju, mhux standards industrijali.
Ligi tat-titanju joperaw f'20-50 grad, qrib l-ambjent. Dan jelimina l-ħtieġa għal infrastruttura tat-tisħin kumplessa. Ligi tal-fażi AB₂-tip Laves bħal TiCrMn jassorbu u desorbi l-idroġenu f'-30 grad sa 80 grad , jadattaw kemm għal klimi kesħin kif ukoll sħana moderata mingħajr sistemi awżiljarji [10†L34-L37].
Ir-rekwiżit ta' 280 grad tal-manjeżju jżommha f'applikazzjonijiet ta' niċċa ta'-temperatura għolja. It-tħaddim tat-temperatura tal-kamra-titanju jaqbel direttament mal-ħażna tal-karozzi u stazzjonarja abbord.
Kinetika: Attivazzjoni u Ċikliżmu
Ligi bbażati fuq-titanju juru prestazzjoni ta' attivazzjoni favorevoli mingħajr trattament minn qabel. Studji juru ligi bbażati fuq Ti–Mn jassorbu l-idroġenu f'temperatura tal-kamra taħt 5 MPa, u jwasslu sa 1.98 wt% mingħajr ċikli ta' attivazzjoni minn qabel [1†L32-L36]. Strutturi porużi tat-titanju ppreparati bil-metallurġija tat-trab-bl-użu ta' trab Ti imħallat ma' Mn/Cr, ippressar iżostatiku kiesaħ, u sinterizzazzjoni bil-vakwu f'1200 grad -jikseb ħażna riversibbli ambjentali madwar 1.8% wt b'isteresi negliġibbli u l-ebda tħassir viżibbli fuq 10 ċikli5-9†L].
Il-kinetika tal-manjeżju tibqa 'l-konġestjoni primarja. Anke b'kataliżi Ni, Cr, Fe, Cu ko-, l-enerġija ta 'attivazzjoni ta' idroġenazzjoni u deidroġenazzjoni ta 'MgH₂ teħtieġ inġinerija bir-reqqa. L-istabbiltà termali hija tant għolja li l-assorbiment tal-idroġenu jeħtieġ temperaturi elevati madwar il-bord [3†L36-L37].
L-istabbiltà taċ-ċikliżmu ssaħħaħ il-vantaġġ tat-titanju. Ligi Ti-AB₂ juru ħajja ta' ċiklu estiża lil hinn minn 1000 ċiklu b'aktar minn 80% ta' żamma tal-kapaċità [1†L4-L6]. L-idrur tal-manjeżju, b'kuntrast, ibati minn ċikli ta 'espansjoni-kontrazzjoni tal-volum matul il-formazzjoni u d-dekompożizzjoni tal-idrur, li jwasslu għal polverizzazzjoni tal-partiċelli u fade tal-kapaċità.
Sigurtà u Pressjoni Operattiva
Is-sistemi tat-titanju joperaw taħt l-4 MPa f'konfigurazzjonijiet ta' stat solidu ta'-pressjoni baxxa-, meta mqabbla ma' 70 MPa għal tankijiet tal-idroġenu kkompressat tat-Tip IV [1†L20-L21]. Il-pressjoni aktar baxxa tnaqqas l-ispejjeż ta 'konteniment u telimina riskji ta' qsim katastrofiku.
L-idrur tal-manjeżju, filwaqt li teoretikament sikur, jeħtieġ tħaddim ta'-temperatura għolja. It-tisħin għal 300 grad jintroduċi l-kunsiderazzjonijiet tas-sikurezza tiegħu stess.
