Fém–gáz rendszerek Korszerű anyagok és technológiák, M.Sc. 2013.

Az előadások a következő témára: "Fém–gáz rendszerek Korszerű anyagok és technológiák, M.Sc. 2013."— Előadás másolata:

1 Fém–gáz rendszerek Korszerű anyagok és technológiák, M.Sc. 2013

2 Anyag H 2 térfogati sűrűség (g/cm 3) H 2 tömeg sűrűség (tömeg%) Energiatartal om (MJ/kg) Energiasűrű ség (MJ/dm 3) MgH 2 0,10179,914 FeTiH 1.95 0,0961,752,513,5 LaNi 5 H 6.7 0,0891,372,512,7 Folyékony H 2 (20K) 0,07010014110 H 2 gáz 10 MPa, 300K 0,0071001411 Krioadszorber (77K) 0,015-0,0303,8-5,2 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 AnyagSűrűség (g/cm 3 ) Hidrogéntartalom (tömeg % H) N H, H atomok száma cm 3 -enként, x10 -22 H 2, gáz 10 MPa, 300K8,2x10 -5 1000,49 Folyékony H 2 20K0.0711004,2 Víz1,011,26,7 LiH0,812,75,3 NaH1,44,22,3 MgH 2 1,47,66,7 Mg 2 NiH 4 2,63,85,9 CaH 2 1,84,85,1 AlH 3 1,4810,18,9 LiAlH 4 0,9110,65,74 TiH 2 3,84,09,0 TiFeH 1,93 5,471,86,0 LaNi 5 H 6,7 8,251,57,58 VH 2 4,52,110,3 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 ElektrolitMűködési hőmérséklet Elektromos hatásfok ÜzemanyagFelhasználási terület AFC alkáli elektrolitos cella 30% kálium-hidroxid oldat, gél 80°CElméleti: 70% gyakorlati: 62% - tiszta H 2 - O 2 - Járműipar - hadiipar PEMFC membránú cella Proton áteresztő membrán 80°CElméleti: 68% gyakorlati: 50% - tiszta H 2 - O 2 - levegő - Blokkfűtő erőmű - jármű ipar - hadiipar MCFC alkáli-karbonátsó cella Lítium-karbonát kálium-karbonát 650°CElméleti: 65% gyakorlati: 62% - H 2 - földgáz - széngáz - biogáz - levegő - O 2 - Gőzturbinás, kétlépcsős blokkfűtő erőmű - áramforrás (Forrás: www.foek.hu, Kósa Zsigmond: A hidrogén üzemanyagcella http://info-port.uw.hu/elektronika.html)www.foek.hu Hatásfok A vízbontás hatásfoka ≈ 60 % (elektrolízissel)

6 Fém - gáz rendszerek: híg oldat:nagy H-,O-,N-tartalom: Me - H szilárd oldatokFémhidridek Me - O szilárd oldatokFémoxidok Me - N szilárd oldatokFémnitridek Fém - metalloid rendszerek: Me - C szilárd oldatokFémkarbidok Me - B szilárd oldatokFémboridok Me - Si szilárd oldatokFém-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).

7

8 forrás: Szurdán Szabolcs

9 I. Gázok oldódásának nyomásfüggése: (T=áll.) Me H 2  [H] + [H] Sieverts-törvény

10 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:

11

12

13

14 Intersztíciós vegyületek: Hidridek:

15

16

17

18