بررسی اثر ترکیب عناصر نادر خاکی آمیخته بر ریزساختار و مشخصه جذب و واجذب آلیاژ جاذب هیدروژن MmNi5

نویسندگان

دانشگاه صنعتی مالک اشتر، مجتمع دانشگاهی مواد و فناوری‌های ساخت

چکیده

در این پژوهش، اثر عناصر Nd و Pr در ترکیب MmNi4.7Al0.3  بر ریزساختار و مشخصه‌های جذب و واجذب هیدروژن بررسی شده است. آلیاژها به‌روش ذوب القایی تحت خلأ تهیه و تجزیه و تحلیل ریزساختاری و فازی توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی و تجزیه و تحلیل پراش پرتوی ایکس انجام و مشخصه‌های جذب و واجذب با آزمون سیورت ارزیابی شد. نتایج نشان داد که ریزساختار شامل فاز زمینه، فاز دوم در اثر جدایش آلومینیوم، تخلخل و ترک است. میزان فاز دوم و مقدار آلومینیوم در فاز دوم در آلیاژ Mm(Pr,Nd)Ni4.7Al0.3 کمتر از آلیاژ MmNi4.7Al0.3 مشاهده شد. درنتیجه توزیع همگن‌تری برای آلومینیوم در آلیاژ Mm(Pr,Nd)Ni4.7Al0.3 حاصل شده است. بررسی نتایج حاصل از منحنی‌های همدمای فشار- ترکیب برای جذب و واجذب هیدروژن در دمای محیط نشان داد که در ترکیبات MmNi4.7Al0.3 و Mm(Nd,Pr)Ni4.7Al0.3 جایگزینی عناصر Nd و Pr با Mm فشار جذب را به‌ترتیب به مقدار 14/52 و 9/90 بار، فشار واجذب را به 5/53 و 5/49 بار، ظرفیت ذخیره‌سازی هیدروژن را از 1/37 به 1/33 درصد وزنی و پسماند را از 0/73 به 0/58 کاهش می‌دهد. با توجه به کاهش ناچیز در بیشینه ظرفیت جذب و در مقابل، کاهش قابل توجه در فشار جذب و پسماند، جانشینی این دو عنصر، اثر مطلوب و مؤثری در کاربردهای صنعتی است.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

EFFECT OF MISH METAL TYPE ON THE MICROSTRUCTURE AND ABSORPTION/DESORPTION CHARACTERISTICS OF MMNI5 HYDROGEN STORAGE ALLOY

نویسندگان [English]

  • M. Judaki
  • M. Seifollahi
  • S. M. Abbasi
  • S. M. Ghazi Mir Saeed
Faculty of Material & Manufacturing Technologies, Malek Ashar University of Technology
چکیده [English]

In this article, the effects of Pr and Nd were investigated on the microstructure and absorption/desorption characteristics of MmNi5 hydrogen storage alloy. The alloys were prepared in Vacuum induction furnace and the microstructures and phases were analyzed using scanning electron microscopy (SEM) equipped with energy dispersive X-ray analysis (EDS) and X-ray diffraction (XRD). Hydrogen absorption/desorption characteristics was performed on Sievert apparatus. The results showed that the microstructure of the alloys consist of matrix, second phase as a result of Al segregation, porosities and cracks. The amount of second phases and Al in this phase in Mm(Pr,Nd)Ni4.7Al0.3  is less than MmNi4.7Al0.3. Al in Mm(Pr,Nd)Ni4.7Al0.3 were more homogenized. Pressure-Composition Isotherms of hydrogen absorption/desorption at 25˚C showed that for MmNi4.7Al0.3 and  Mm(Nd,Pr)Ni4.7Al0.3, absorption pressures were 14.52 and 9.90 bar,  desorption pressures were 5.53 and 5.49 bar, hydrogen storage capacities were 1.37 and 1.33 wt. % and hysteresis were 0.73 and 0.58, respectively. These results are useful in industrial applications, because of inconsiderable decrease in hydrogen storage capacity and the other positive variation in absorption/desorption characteristics, especially the hysteresis and absorption pressure.

کلیدواژه‌ها [English]

  • MmNi5 Alloy
  • microstructure
  • Hydrogen Storage
  • Nd and Pr
  • PCT curves

مراجع

1. Balasubramaniam, R., Mungole, M. N., and Rai, K. N., “Hydriding Properties of Mmni5 System with Aluminium, Manganese and Tin Substitutions”, Journal of Alloys and Compounds, Vol 196, pp. 63-70, 1993.
2. Schlapbach, L., and Zuttel, A., “Hydrogen-Storage Materials for Mobile Applications”, Nature, Vol. 414, pp. 353-358, 2001.
3. Millet, P., Advances in Hydrogen Production, Storage and Distribution,1st ed., Elsevier, U.S., 2014.
4. Zuttel, A., “Materials for Hydrogen Storage”, Materials Today, Vol. 6, pp. 24-33, 2003.
5. Sandrock, G., Hydrogen Energy System: Production and Utilization of Hydrogen and Future Aspects, 1st ed., Springer, Netherlands: Dordrecht, 1995.
6. Zhou, L., “Progress and Problems in Hydrogen Storage Methods”, Renewable and Sustainable Energy Reviews, Vol. 94, pp. 395-408, 2005.
7. Herrero, J. P., “Modelling and Analysis of a Metal Hydride Cooling System”, Ph.D. Thesis, Polytechnic University of Valencia and Head of the Institute for Energy Engineering, 2010.
8. David, W. I. F., “Effective Hydrogen Storage: a Strategic Chemistry Challenge”, Faraday Discussions, Vol. 151, pp. 399-414, 2011.
9. Yang, F. S., Chen, X. Y., Wu, Z., Wang, S. M., Wang, G. X., Zhang, Z. X. and Wang, Y. Q., “Experimental Studies on The Poisoning Properties of a Low-Plateau Hydrogen Storage Alloy LaNi4.3Al0.7 Against CO impurities”, International Journal of Hydrogen Energy, Vol. 42, pp. 16225-16234, 2017.
10. Uchida, H., Tada, M., and Huang, Y. C., “The Influence of Cerium, Praseodymium, Neodymium and Samarium on Hydrogen Absorption in LaNi5 Alloys”, Journal of the Less Common Metals, Vol. 88, pp. 81-87, 1982.
11. Lin, H. C., Lin, K. M., Sung, C. W., and Wu, K. C., “Characteristics of Activation and Anti-Poisoning in an LmNi4.8Al0.2 Hydrogen Storage Alloy," International Journal of Hydrogen Energy, Vol. 32, pp. 2494-2500, 2007.
12. Mungole, M. N., and Balasubramaniam, R., “Hydrogen Desorption Kinetics in MmNi4.2Al0.8-H System”, International Journal of Hydrogen Energy, Vol. 23, pp. 349-353, 1998.
13. Clay, K. R., Goudy, A. J., Schweibenz, R. G., and Zarynow, A., “The Effect of the Partial Replacement of Lanthanum in LaNi5H with Cerium, Praseodymium, and Neodymium on Absorption and Desorption Kinetics”, Journal of the Less Common Metals, Vol. 166, pp. 153-162, 1990.
14. Earnshaw, N. N. G. A., Chemistry of the Elements, 2st ed., Butterworth-Heinemann: Oxford, London, 1997.
15. Sharma, V. K., and Anil Kumar, E., “Metal Hydrides for Energy Applications- Classification, PCI Characterisation and Simulation”, International Journal of Energy Research, Vol. 41, pp. 901-923, 2017.
16. Kumar, E. A., Maiya, M. P., Murthy, S. S., and Viswanathan, B., “Structural, Hydrogen Storage and Thermodynamic Properties of some Mischmetal-Nickel Alloys with Partial Substitutions for Nickel”, Journal of Alloys and Compounds, Vol. 476, pp. 92-97, 2009.
مواد پیشرفته در مهندسی
دوره 40، شماره 1
خرداد 1400
صفحه 99-112

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار

ارتقاء امنیت وب با وف ایرانی