Fém–gáz rendszerek Járműanyagok, BSc 2013
Jan 17, 2016
Fém–gáz rendszerek
Járműanyagok, BSc
2013
AnyagH2 térfogati
sűrűség (g/cm3)
H2 tömeg
sűrűség (tömeg%)
Energiatartalom (MJ/kg)
Energiasűrűség (MJ/dm3)
MgH2 0,101 7 9,9 14
FeTiH1.95 0,096 1,75 2,5 13,5
LaNi5H6.7 0,089 1,37 2,5 12,7
Folyékony H2
(20K) 0,070 100 141 10
H2 gáz 10
MPa, 300K 0,007 100 141 1
Krioadszorber (77K)
0,015-0,030 3,8-5,2
Forrás: P. Dantzer: Metal-hydride technology: a critical review, In Hydrogen in Metals III. Properties and Applications, Ed. H. Wimpf, Topics in Applied Physics Vol 73. Springer Verlag (1996)
Anyag Sűrűség(g/cm3)
Hidrogéntartalom(tömeg % H)
NH, H atomok száma
cm3-enként, x10-22
H2, gáz 10 MPa, 300K 8,2x10-5 100 0,49
Folyékony H2 20K 0.071 100 4,2
Víz 1,0 11,2 6,7
LiH 0,8 12,7 5,3
NaH 1,4 4,2 2,3
MgH2 1,4 7,6 6,7
Mg2NiH4 2,6 3,8 5,9
CaH2 1,8 4,8 5,1
AlH3 1,48 10,1 8,9
LiAlH4 0,91 10,6 5,74
TiH2 3,8 4,0 9,0
TiFeH1,93 5,47 1,8 6,0
LaNi5H6,7 8,25 1,5 7,58
VH2 4,5 2,1 10,3Forrás: R. Wiswall: Hydrogen storage in metals, In Hydrogen in Metals II. Application oriented properties, Topics in Applied Physics, Vol. 29, Springer Verlag (1978)
Üzemanyag-cella típusa
Elektrolit Működési hőmérséklet
Elektromos hatásfok
Üzemanyag Felhasználási terület
AFCalkáli elektrolitos cella
30% kálium-hidroxid oldat, gél
80°C Elméleti: 70%gyakorlati: 62%
- tiszta H2
- O2
- Járműipar- hadiipar
PEMFCmembránú cella
Proton áteresztő membrán
80°C Elméleti: 68%gyakorlati: 50%
- tiszta H2
- O2
- levegő
- Blokkfűtő erőmű- jármű ipar- hadiipar
MCFCalkáli-karbonátsó cella
Lítium-karbonátkálium-karbonát
650°C Elméleti: 65%gyakorlati: 62%
- H2
- földgáz- széngáz- biogáz- levegő- O2
- Gőzturbinás, kétlépcsős blokkfűtő erőmű- áramforrás
(Forrás: www.foek.hu, Kósa Zsigmond: A hidrogén üzemanyagcella http://info-port.uw.hu/elektronika.html)
Hatásfok
A vízbontás hatásfoka ≈ 60 % (elektrolízissel)
Fém - gáz rendszerek:
híg oldat: nagy H-,O-,N-tartalom:
Me - H szilárd oldatok Fémhidridek
Me - O szilárd oldatok Fémoxidok
Me - N szilárd oldatok Fémnitridek
Fém - metalloid rendszerek:
Me - C szilárd oldatok Fémkarbidok
Me - B szilárd oldatok Fémboridok
Me - Si szilárd oldatok Fém-szilicidek
Néhány fontos intersztíciós szilárd oldat és vegyület:
- kis koncentráció: rendezetlenség a fő jellemző,- nagy koncentráció: határozott sztöchiometria és rendezettség a fő jellemző.
Az oldékonyság valamennyi esetben korlátozott , mivel nagy az elektronegativitás-különbség az elemek között.
Téveszmék kisméretű atomok rácsközi elhelyezkedéséről: a rácsközi beépülés oka kémiai eredetű (nincs a priori mérethatás, az atomi méret a kémiai környezettől függ).
I. Gázok oldódásának nyomásfüggése:
(T=áll.)
MeH2 [H] + [H]
Sieverts-törvény
2
2
H
H
p
aK
2HH pKa
állandó egyensúlyi :K
nyomása parciális H:p
iójakoncentrác H:a
2H
H
2
I. Gázok oldódhatóságának hőmérsékletfüggése:
H oldódás fémekben:
A fémekben lejátszódó oldódásnak két típusát különböztetjük meg:
H<0, H≥0
Mivel spontán oldódásnál G<0, H0 esetén S a reakció hajtóereje:
RT
H
R
S
eep
c
log
Intersztíciós vegyületek:
Hidridek: