Fém–gáz rendszerek Járműanyagok, BSc 2013.

Az előadások a következő témára: "Fém–gáz rendszerek Járműanyagok, BSc 2013."— Előadás másolata:

1 Fém–gáz rendszerek Járműanyagok, BSc 2013

2 H2 térfogati sűrűség (g/cm3) H2 tömeg sűrűség (tömeg%)
Anyag H2 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 12,7 Folyékony H2 (20K) 0,070 100 141 10 H2 gáz 10 MPa, 300K 0,007 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)

3 NH, H atomok száma cm3-enként, x10-22
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 4,2 Víz 1,0 11,2 6,7 LiH 0,8 12,7 5,3 NaH 1,4 2,3 MgH2 7,6 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 4,0 9,0 TiFeH1,93 5,47 6,0 LaNi5H6,7 8,25 1,5 7,58 VH2 4,5 2,1 10,3 Forrás: R. Wiswall: Hydrogen storage in metals, In Hydrogen in Metals II. Application oriented properties, Topics in Applied Physics, Vol. 29, Springer Verlag (1978)

4

5 Üzemanyag-cella típusa Felhasználási terület
Hatásfok A vízbontás hatásfoka ≈ 60 % (elektrolízissel) Üzemanyag-cella típusa Elektrolit Működési hőmérséklet Elektromos hatásfok Üzemanyag Felhasználási terület AFC alkáli elektrolitos cella 30% kálium-hidroxid oldat, gél 80°C Elméleti: 70% gyakorlati: 62% - tiszta H2 - O2 - Járműipar - hadiipar PEMFC membránú cella Proton áteresztő membrán Elméleti: 68% gyakorlati: 50% - levegő - Blokkfűtő erőmű - jármű ipar - hadiipar MCFC alkáli-karbonátsó cella Lítium-karbonát kálium-karbonát 650°C Elméleti: 65% gyakorlati: 62% - H2 - földgáz - széngáz - biogáz - levegő - O2 - Gőzturbinás, kétlépcsős blokkfűtő erőmű - áramforrás (Forrás: Kósa Zsigmond: A hidrogén üzemanyagcella

6 Néhány fontos intersztíciós szilárd oldat és vegyület:
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 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).

7 Me H2 [H] + [H] I. Gázok oldódásának nyomásfüggése: (T=áll.)
Sieverts-törvény

8 I. Gázok oldódhatóságának hőmérsékletfüggése:
H oldódás fémekben: A fémekben lejátszódó oldódásnak két típusát különböztetjük meg: H<0, H≥0 Mivel spontán oldódásnál G<0, H0 esetén S a reakció hajtóereje:

9

10

11

12

13 Intersztíciós vegyületek:
Hidridek:

14

15

16

17

18