Vandenilio trapumas: paslėpta titano prekyba-Išjungta
Titano reputacija dėl suderinamumo su vandeniliu nėra absoliuti. Vandenilio trapumas titano lydiniuose, kurį sukelia hidrido susidarymas, tebėra susirūpinimą keliantis struktūrinis pritaikymas [8†L13-L14]. Hidrido susidarymas priklauso nuo lydinio sudėties, mikrostruktūros ir vandenilio apkrovos sąlygų [8†L8-L11]. 2 laipsnio titanas gali tapti labai jautrus trapumui, kai jį veikia dujinis vandenilis aukštesnėje nei 80 laipsnių temperatūroje [8†L18-L22]. Beta tipo titano lydiniai, turintys didelį Mo ir (arba) V kiekį, efektyviai atsparūs hidrido susidarymui [8†L24-L28].
Praktinė švelninimo strategija apima apdorojimo kontrolę. Natūralus paviršiaus oksido sluoksnis (TiO₂) ant titano, kai jis nepažeistas, slopina vandenilio prasiskverbimą, tačiau mechaniniai pažeidimai arba aukštos temperatūros poveikis pažeidžia šį barjerą. Miltelinės metalurgijos keliai, sukuriantys akytas struktūras vandenilio saugojimui, turi subalansuoti poringumą ir mechaninį vientisumą, kad būtų išvengta ankstyvo gedimo.
Ekonominiai svarstymai
Magnio yra daug ir jis yra nebrangus. Tačiau naudojant aukštą-temperatūrą, padidėja sistemos sąnaudos: šildymo infrastruktūra, šilumos izoliacija ir energijos nuobaudos kiekvienam dehidrogenavimo ciklui. Bendra nuosavybės kaina dažnai viršija sutaupytas žaliavas.
Titanas kainuoja daugiau už kilogramą. Tačiau žemo-slėgio veikimas ir aplinkos-temperatūrų ciklas sumažina gamyklos išlaidų-balansą Zr ir V priedai daugelyje AB₂ kompozicijų padidina medžiagų sąnaudas, tačiau atsirado laisvų Zr/V- formulių, skirtų šiai problemai išspręsti [12†L16-L20]. Stūmimasis link pigesnių Ti – Mn – Fe sistemų sumažina priklausomybę nuo brangių pereinamųjų metalų.
Naujausi pažanga ir keliai
Magnio hidrido tyrimai daugiausia dėmesio skiria nanokonfigūracijai porėtuose pastoliuose, siekiant pagerinti kinetiką ir termodinamiką, kartu su pereinamojo metalo katalizatoriais, kurie sumažina aktyvacijos barjerus [7†L15-L18]. Ti, V ir Zr priedai modifikuoja susidarymo entalpiją ir desorbcijos temperatūrą DFT lygiu [4†L39-L41]. Daugiametalinė sinergija (Ni, Cr, Fe, Cu) sumažina aktyvacijos energiją, padidindama pereinamojo metalo charakteristikas [11†L38-L43]. Šios pažangos yra daug žadančios, tačiau iš esmės apsiriboja laboratorinėmis svarstyklėmis.
Titano lydiniams naudingas brandus miltelių metalurgijos apdorojimas. Šaltasis izostatinis presavimas ir vakuuminis sukepinimas užtikrina nuoseklų poringumą ir porų dydžio pasiskirstymą. 3D spausdinimas sukuria naujus būdus: Ti-6Al-4V vielos elektronų pluošto sintezė sukuria struktūras, kurių vandenilio sugerties elgsena skiriasi, palyginti su liejimo ekvivalentais [6†L4-L10]. Papildoma gamyba leidžia sukurti pagal topologiją optimizuotą dizainą, kuris maksimaliai padidina vandenilio difuzijos kelius ir sumažina medžiagų naudojimą.
Titano{0}}sistemų šilumos laidumo apribojimai išlieka. Porėtos struktūros pagerina vandenilio difuziją, bet gali sumažinti šilumos perdavimo greitį, sukurdamos vietinį perkaitimą egzoterminės absorbcijos metu [9†L18-L20]. Hibridinio liejimo metodai, naudojant silikoninį gelį su šilumai laidžiais priedais, padidina poringumą valdant šiluminius profilius [9†L14-L20].
Verdiktas
Magnio hidridas išlaiko talpos karūną. Tačiau vien pajėgumai neskatina komercializavimo.
Titano lydiniai užtikrina veikimą kambario-temperatūroje, žemo-slėgio saugą, greitą kinetiką be aktyvavimo ir įrodytą stabilumą dviračiu. Šie atributai tiesiogiai reiškia mažesnį sistemos sudėtingumą ir sumažintą gamyklos sąnaudų-balansą{4}.
Stacionariai vandenilio saugyklai, kur svoris yra antraeilis dalykas, tačiau svarbu saugumas ir paprastumas, titanas laimi. Naudojant automobilius, kuriuose svarbus tūrinis tankis ir skirtingos eksploatavimo sąlygos, titano žemo slėgio charakteristikos supaprastina integravimą. Magnis išlieka aukštos-temperatūros žaidėjas, tinkantis pramonės šilumos integravimo scenarijams.
Šios dvi medžiagos nėra tiesioginės konkurentės,{0}}jos užima skirtingus vandenilio saugojimo segmentus. Titanas patenkina neatidėliotinus vandenilio ekonomikos diegimo poreikius. Magnis eina ilgesnio- laikotarpio trajektorija, laukdamas kinetikos ir šilumos valdymo proveržių, kad išnaudotų jo talpos potencialą.
