06/C310

Síntesis, mejora y aplicación de materiales para compresión térmica de hidrógeno.
Synthesis, improvement and application of materials to hydrogen thermal compression.

Director: MEYER, Gabriel Omar
Correo Electrónico: gmeyer@cab.cnea.gov.ar

Co-Director: ESQUIVEL, Marcelo Ricardo Oscar

Integrantes: BORZONE, Emiliano Manque; CERON HURTADO, Nathalie M; OBREGON, Sergio Alejandro; TALAGAÑIS, Basilio Andrés.

Resumen Técnico: La tecnología del Hidrógeno es un campo de investigación básica y aplicada que ha desarrollado un auge creciente y sostenido en los últimos años. La necesidad de convertir sistemas basados en combustibles fósiles a uno sustentado en Hidrógeno ha promovido el desarrollo de áreas científicas relacionadas con el tema, tales como Producción, Purificación, Transporte, Almacenamiento y Compresión. Cada una de estas etapas debe superar desventajas actuales que impiden la conversión exitosa. En ese sentido, la compresión de hidrógeno se constituye en una etapa necesaria para adecuar el fluido desde las etapas primarias (Producción y Transporte) hasta las de Servicio (Almacenamiento en dispositivos móviles o estacionarios). Aunque existen tecnologías tradicionales de compresión de Hidrógeno, constituidas por un equipo compresor y un tanque de almacenamiento, la compresión térmica en materiales utilizando aleaciones formadoras de hidruro constituye una  versión más segura y económica porque el fluido es almacenado en un sólido y el ingreso extracción del mismo es manejado a través de válvulas, obtenidas de tecnología ya desarrollada y totalmente confiable, lo que evita la posibilidad de fugas durante el procesamiento del fluido. La factibilidad técnica de establecer un rango de compresión térmica de hidrógeno válido entre 1 y 100 bar depende de la posibilidad de sintetizar materiales confiables, que presenten características estructurales apropiadas que se correlacionen adecuadamente con las propiedades de sorción del fluido. Asimismo, estos materiales deben establecer un rango versátil de compresión térmica permitiendo que los mismos (aleaciones, intermetálicos y metales) puedan ser utilizados en etapas de compresión compatibles entre sí (rangos de presión adecuados). En este sentido, el objetivo general de este proyecto es el desarrollo de metodologías de síntesis, mejora y aplicación de intermetálicos y aleaciones aplicables a compresión térmica de Hidrógeno. En base a la experiencia adquirida previamente [1,2,3,4], se ha diseñado la siguiente metodología de trabajo: 1- Síntesis de materiales (intermetálicos, aleaciones) por molienda reactiva bajo atmósfera inerte [1,2]. 2- Mejora de las propiedades estructurales [3] 3-Mejora de las propiedades de sorción de Hidrógeno y correlación con la mejora de las propiedades estructurales [3,4]. 4-Aplicación a esquemas de Compresión Térmica de Hidrógeno entre 0 y 100 bar. Esta metodología sugerida asegura que las propiedades positivas adquiridas durante el proceso de síntesis no se pierdan cuando el material necesita ser adecuado para su aplicación en Compresión Térmica de Hidrógeno [4]. A partir de los resultados de este proyecto se pretende sintetizar materiales (intermetálicos y/o aleaciones) confiables, con propiedades estructurales y de sorción de Hidrógeno definidas a partir de las cuales se puedan diseñar esquemas de Compresión Térmica de Hidrógeno entre 1 y 100 bar. Se espera que la transferencia de resultados, publicables dentro del lapso de desarrollo del proyecto, sirvan para contribuir a la formación de personal consciente que el desarrollo de estos materiales integrados a una tecnología no contaminante tendrá como beneficiarios no sólo al medio social sino también al medio ambiente. Referencias: [1] M.R. Esquivel, G.Meyer, J. Alloys and Compd., 446-447, (2007), 212-217. [2] M.R. Esquivel, G. Meyer, Mat. Sc. For, 570, (2008), 72-77. [3] B.A. Talagañis, M.R. Esquivel, G. Meyer, Int. J. Hydrogen Energy, (2009), 2062-2068. [4] B.A. Talagañis, M.R. Esquivel, G. Meyer, Anales AFA, 19, (2008), 206-210.

Summary: The hydrogen technology is a topic of current interest in both the technological and scientific research areas. The necessity of finding a replacement for the supply fuel system based on non fossil-based fuels has promoted the development of different research subjects related to hydrogen technology: Production, Purification, Transport, Storage and Compression. Each one of these stages must overcome the technical difficulties that hinder the possibilities of constituting a real and economic choice to non-renewable based technologies. Under the mentioned scheme, Hydrogen Compression is a step that links the primary stages of Production and Purification to the most elaborate ones corresponding to Storage and Supply. Although hydrogen compression might be done using a traditional scheme of a mechanical compressor and a storage tanks, the technical limitations and the possible hazards due to fluid leakage make safer and easier its storage in hydride forming alloys. The technical feasibility of design a hydrogen thermal compression scheme between 1 and 100 bar strongly depends on the possibility of obtain reliable materials. This reliability lies on the possibility of establish an adequate correlation between structural and sorption properties. This correlation assures a compatible and versatile range of thermal compression. The main objective of this project is the design of integrated methodologies of synthesis, improvement and application of Intermetallics and alloys to thermal compression of hydrogen. Based on the previous experience obtained [1,2,3,4], the following methodology is proposed: 1- Synthesis of materials by mechanical alloying under inert atmosphere [1,2]. 2- Improvement of the structural properties [3] 3- Improvement of the Hydrogen sorption properties and correlation with structural properties [3, 4]. 4- Design and application of these materials to Hydrogen thermal compression schemes between 1 and 100 bar. This selected methodology assures that the properties obtained during the synthesis are retained after the material is improved and applied to Hydrogen Thermal Compression schemes [4]. The main goal of this project is the synthesis of reliable materials (Intermetallics and Alloys) with well characterized and defined structural and sorption properties. From these materials it is possible to design Hydrogen Compression schemes between 1 and 100 bar. It is expected that the divulgation of results within the period of the project contributes to the awareness of the technical and scientific staff involved, considering that the main beneficiaries of the development of these materials would be both the society and the environment. References: [1] M.R. Esquivel, G.Meyer, J. Alloys and Compd., 446-447, (2007), 212-217. [2] M.R. Esquivel, G. Meyer, Mat. Sc. For, 570, (2008), 72-77. [3] B.A. Talagañis, M.R. Esquivel, G. Meyer, Int. J. Hydrogen Energy, (2009), 2062-2068. [4] B.A. Talagañis, M.R. Esquivel, G. Meyer, Anales AFA, 19, (2008), 206-210.