Cinética de desorción de hidrógeno de aleaciones de alta entropía V30Nb10(TixCr1-x)60
Autores: Cheng, Bo; Kong, Lingjie; Li, Yunkai; Wan, Di; Xue, Yunfei
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
Categoría
Ciencias de los Materiales
Subcategoría
Materiales estructurales
Palabras clave
Aleaciones de alta entropía
Almacenamiento de hidrógeno
Cinética
Microestructura
Difusión
Energía de activación
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 3
Citaciones: Sin citaciones
En los últimos años, las aleaciones de alta entropía (HEAs) han atraído una gran atención por su enorme potencial de almacenamiento de hidrógeno, la rápida cinética de absorción de hidrógeno y una amplia gama de selectividad de composición, y el hecho de que las aleaciones con estructura cúbica centrada en el cuerpo (BCC) se consideran que poseen una gran capacidad. En este trabajo, se diseñaron tres HEAs V30Nb10(TixCr1-x)60 con diferentes contenidos de Ti (Ti25, Ti30, Ti35) que forman estructuras BCC utilizando el método CALPHAD. Se investigaron sistemáticamente las características de la microestructura y el rendimiento de almacenamiento de hidrógeno, especialmente la cinética de desorción de hidrógeno. Los resultados muestran que después de absorber ~3.7 % en peso de hidrógeno a 300 K con una presión de hidrógeno de 100 bar, las aleaciones estudiadas exhiben comportamientos de liberación de hidrógeno similares a diferentes temperaturas. Tomando como ejemplo la aleación V30Nb10Ti25Cr35, fue capaz de liberar 1.96 % en peso, 2.21 % en peso y 2.48 % en peso de hidrógeno a 353, 373 y 423 K, respectivamente. Cuanto mayor es la temperatura, más rápida es la cinética de desorción de hidrógeno y más hidrógeno se libera. Las cinéticas de desorción de hidrógeno de las aleaciones se ajustaron con éxito al modelo de Ginstling-Brounshtein, y el principal paso que controla la tasa fue la difusión. Además, la energía de activación de difusión de la desorción de hidrógeno disminuye con la sustitución del contenido de Cr. Se espera que el presente estudio proporcione información valiosa para el mejor desarrollo de aleaciones de almacenamiento de hidrógeno basadas en alta entropía.
Descripción
En los últimos años, las aleaciones de alta entropía (HEAs) han atraído una gran atención por su enorme potencial de almacenamiento de hidrógeno, la rápida cinética de absorción de hidrógeno y una amplia gama de selectividad de composición, y el hecho de que las aleaciones con estructura cúbica centrada en el cuerpo (BCC) se consideran que poseen una gran capacidad. En este trabajo, se diseñaron tres HEAs V30Nb10(TixCr1-x)60 con diferentes contenidos de Ti (Ti25, Ti30, Ti35) que forman estructuras BCC utilizando el método CALPHAD. Se investigaron sistemáticamente las características de la microestructura y el rendimiento de almacenamiento de hidrógeno, especialmente la cinética de desorción de hidrógeno. Los resultados muestran que después de absorber ~3.7 % en peso de hidrógeno a 300 K con una presión de hidrógeno de 100 bar, las aleaciones estudiadas exhiben comportamientos de liberación de hidrógeno similares a diferentes temperaturas. Tomando como ejemplo la aleación V30Nb10Ti25Cr35, fue capaz de liberar 1.96 % en peso, 2.21 % en peso y 2.48 % en peso de hidrógeno a 353, 373 y 423 K, respectivamente. Cuanto mayor es la temperatura, más rápida es la cinética de desorción de hidrógeno y más hidrógeno se libera. Las cinéticas de desorción de hidrógeno de las aleaciones se ajustaron con éxito al modelo de Ginstling-Brounshtein, y el principal paso que controla la tasa fue la difusión. Además, la energía de activación de difusión de la desorción de hidrógeno disminuye con la sustitución del contenido de Cr. Se espera que el presente estudio proporcione información valiosa para el mejor desarrollo de aleaciones de almacenamiento de hidrógeno basadas en alta entropía.