Armazenamento de Hidrogénio em Novos Hidretos Metálicos tendo como Base o Sistema Cu-Li-Mg

resumo

 

Estrutura simulada do "novo material"

 

O hidrogénio é usado em células de hidrogénio para ser dissociado em protões e electrões. Os electrões são forçados a circular num circuito externo. Os protões irão reagir com as moléculas de oxigénio e com os electrões que circulam no circuito para dar origem a água. Como o único produto destas células é a água, têm sido desenvolvidos todos os esforços para as usar como fontes de energia no maior número de aplicações possível. Outras razões, para utilização do hidrogénio como combustível, prendem-se com o facto de o hidrogénio ser barato e o gás mais abundante. Se uma porção de hidrogénio for compactada e armazenada numa garrafa sob a forma de gás ou líquido, este ocupará um volume muito superior do que se essa porção for armazenada num hidreto metálico ou outro material com a capacidade de absorver e libertar hidrogénio. Por outro lado, os veículos eléctricos e híbridos já utilizam hidretos Ni-MH como eléctrodos negativos (em vez de cádmio) nas suas baterias. De facto, os hidretos Ni-MH já são vulgares em pilhas utilizadas em aparelhos electrónicos de acesso generalizado. Estas últimas, são anunciadas como durando três vezes mais que as pilhas alcalinas. No Ni-MH o M é um composto intermetálico, sendo o mais comum o AB5, em que A é uma mistura de terras raras de La, Ce, Nd, Pr e B é Ni, Co, Mn, e/ou Al. Note-se que o composto LaNi5H6, que é comummente utilizado em pilhas, só armazena o máximo de 1.4wt% de H. Outra desvantagem é que os lantanidios tendem a ser caros além de pesados. Estudo de materiais baseados no sistema Cu-Li-Mg em que o hidrogénio possa ser armazenado reversivelmente. O composto CuMg2 tem uma estrutura cristalina ortorrômbica e não dá origem a hidretos: reage irreversivelmente com o hidrogénio para produzir Cu2Mg e MgH2. No entanto, o CuLixMg2-x (x=0.1) tem uma estrutura cristalina hexagonal como o NiMg2, conhecido pelas suas propriedades de armazenador de hidrogénio. O NiMg2 absorve até 3.6wt% de H, a 1 bar e 282ºC (555K). Apesar da percentagem de hidrogénio absorvido pelo NiMg2 ser suficiente para propiciar aplicações, a temperatura à qual a liga absorve hidrogénio é muito alta para as aplicações mais correntes. A comparação entre os diagramas de fase dos sistemas Cu-Mg e Ni-Mg mostra que os sistemas binários formam compostos com estequiometria semelhante. NiMg2 é formado por reacção peritéctica aos 759ºC (1032K) e o CuMg2 aos 568ºC (841K) por fusão congruente. A presença do Li faz baixar ainda mais o ponto de fusão do CuMg2. Uma vez que a energia de formação do hidreto está directamente relacionada com a da liga que lhe dá origem, foi elaborada a hipótese de que o CuLixMg2-x pudesse também ser um armazenador de hidrogénio como o NiMg2. Presumivelmente, a sua vantagem seria a libertação de hidrogénio a mais baixa temperatura (possivelmente próximo da temperatura ambiente).

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