Magnezyum Esaslı Hidrojen Depolama Malzemeleri

Abstract

Bu çalışmada, Magnezyum esaslı alaşımlar üretilmiş ve elektrokimyasal yöntemlerle hidrojen depolama özellikleri elde edilmiş ve karşılaştırılmıştır. Mg esaslı alaşımların oluşturulması için; mekanik alaşımlama yöntemi kullanılmıştır. Karışma işlemi sırasında mikroskobik boyutta tekrarlanan çarpışma, soğuk kaynama ve kırılma işlemleri, istenilen alaşımın üretilmesini sağlamaktadır. Üretilen malzemelerin karakterizasyonu, XRD ve SEM ölçümleri aracılığıyla gerçekleştirilmiştir. XRD sonuçlarında ikinci faz oluşumu gözlenmemiş olup bu da homojenize alaşım elde edildiğinin kanıtı olarak değerlendirilmiştir. Mg esaslı malzemelerin hidrojen depolama özellikleri Sabit Akım (CC), Galvanostatik Intermittent Titrasyon tekniği (GITT) ve Elektrokimyasal İmpedans Spektroskopi (EIS) gibi elekrokimyasal yöntemlerle belirlenmiştir. Ağırlıkça %10 Nikel ilave edilen Mg-Ti alaşımında absorpsiyon-desorpsiyon kinetiği önemli bir gelişim göstermiş olup, termodinamik özellikler açısından ise bir gelişim gözlenmemiştir. %20 Ni ilave edilmesi durumunda ise kinetikte çok az bir gelişim olmakla birlikte, %10 Ni ilavesine yaklaşık olarak benzer bir gelişim gözlenmiştir. Mg2Ni alaşımına Ti ilave edilmesi malzemenin kinetik özelliklerinde belirgin bir iyileştirmeye neden olmuş olup termodinamik özelliklerinde herhangi bir gelişmeye neden olmamıştır. Termodinamik özelliklerinin de geliştirilmesiyle gelecek vadeden malzemeler üretilebilecektir. Si ile üretilen alaşımlara ait sonuçlar, diğer üretilen üçlü alaşımların performansları ile karşılaştırıldığında, Si esaslı alaşımların gerek kapasite gerekse de termodinamik bakımdan daha olumsuz sonuçlar verdiği gözlenmiştir. Bu alaşımın iyileştirilen kinetik özellikleri muhafaza edilerek veya daha fazla geliştirilerek, termodinamik özelliklerinin de geliştirilmesiyle gelecek vadeden malzemeler üretilebilecektir.

In this study Magnesium based materials are produced and electrochemical hydrogen storage properties are compared. For preparing Mg based alloys, mechanical alloying technique was used. Cold welding, fracturing, rewelding and flattening occurred during the milling process produce the proper alloy. XRD and SEM are used for characterization of the alloys. Second phase are not observed in the XRD patterns, that is taken as a proof of homogen alloys. Electrochemical methods were used to investigate the hydrogen storage properties of the alloys. Such as constant-current(CC) measurements, galvanostatic intermittent titration technique (GITT) and electrochemical impedance spectroscopy (EIS). Despite a significant improvement in 10 wt.% absorption-desorption kinetics in case of addition of Ni element to Mg-Ti alloy was obtained, the thermodynamic properties were not improved properly. Addition of 20 wt.% Ni to Mg-Ti alloy can be considered as it showed almost the same improvement compared to the 10 wt.% Ni addition although the kinetic properties were slightly improved. When the results of alloys containing Si element are compared with the other ternary alloys, it is observed the alloys containing Si are showed poor properties with respect to both in capacities and thermodynamic properties. By keeping or more improving the kinetic properties of the alloys and improving the thermodynamic properties of it, it can be promising material for hydrogen storage.