Mae storio hydrogen cyflwr solid yn ganolog i dagfa logisteg yr economi hydrogen. Mae dau deulu materol yn arwain y gwefr-titaniwm-aloi math AB₂{-aloeon math a magnesiwm-hydridau seiliedig. Daw cryfderau ac anfanteision i bob un. Mae'r dewis yn dibynnu ar y cais.
Cynhwysedd: Y Wal Grafimetrig
Mae magnesium hydride (MgH₂) yn cynnig cynhwysedd storio hydrogen damcaniaethol o 7.6 wt%, yr uchaf ymhlith deunyddiau cyflwr solid cildroadwy [11†L7-L8]. Mae'r fantais gravimetrig hon wedi cadw magnesiwm ar flaen y gad mewn ymchwil sy'n cael ei yrru gan allu ers blynyddoedd.
Mae aloion AB₂ seiliedig ar ditaniwm yn gweithredu mewn amrediad gwahanol. Mae systemau TiMn₂ a TiCr₂ fel arfer yn darparu 1.8–2.0 wt% dwysedd storio enwol [1†L29-L31]. Cyfansoddiadau wedi'u optimeiddio fel Ti0.75Zr0.25Cr0.75Mn1.2 + 1.5 wt.% Ce yn gwthio tuag at 1.87 wt% mewn cynhyrchiad graddadwy [0†L27-L29]. Mae aloion BCC entropi uchel yn mynd ymhellach-Ti32V32Nb18Cr9Mn9 yn cyrraedd 2.9 wt% [1†L9-L10]. Mae amrywiadau Ti-Cr-V-Mn math AB₂ yn storio 1.92 wt% hyd yn oed ar −10 gradd [10†L6-L9].
Ar ddwysedd grafimetrig yn unig, mae magnesiwm yn ennill. Ond mae'r gymhariaeth byd go iawn yn fwy cynnil.
Cineteg: Ysgogi a Beicio
Yma gorwedd y gwahaniaeth pendant.
Mae angen tymereddau dadhydrogeniad tua 280–300 gradd ar hydrid magnesiwm oherwydd sefydlogrwydd bond Mg–H cryf [3†L5-L6]. Mae rhwystrau thermodynamig uchel a chineteg swrth yn cyfyngu ar ddefnydd ymarferol heb wres allanol [4†L9-L11]. Mae strategaethau dopio catalytig a nanoconfinement yn gostwng y trothwyon hyn - mae rhai cyfansoddion PdNi@rGN yn gostwng tymheredd cychwyn dadhydrogeniad i 140 gradd gydag egni actifadu o 70.5 kJ·mol⁻¹ [11†L31-L34]-ond mae'r rhain yn parhau i fod yn gyflawniadau labordy, nid safonau diwydiannol.
Mae aloion titaniwm yn gweithredu ar 20-50 gradd, bron yn amgylchynol. Mae hyn yn dileu'r angen am seilwaith gwresogi cymhleth. Math AB₂-math Mae aloion cam Laves fel TiCrMn yn amsugno ac yn dadsugno hydrogen ar −30 gradd i 80 gradd , gan addasu i hinsoddau oer a gwres cymedrol heb systemau ategol [10†L34-L37].
Mae gofyniad 280 gradd Magnesiwm yn ei gadw mewn cymwysiadau arbenigol tymheredd uchel. Mae -gweithrediad tymheredd ystafell Titanium yn addas ar gyfer storio modurol a llonydd ar fwrdd y llong yn uniongyrchol.
Cineteg: Ysgogi a Beicio
Mae aloion sy'n seiliedig ar ditaniwm yn dangos perfformiad actifadu ffafriol heb driniaeth ymlaen llaw. Mae astudiaethau'n dangos bod aloion sy'n seiliedig ar Ti-Mn yn amsugno hydrogen ar dymheredd ystafell o dan 5 MPa, gan gyflenwi hyd at 1.98 wt% heb gylchoedd actifadu blaenorol [1†L32-L36]. Strwythurau titaniwm mandyllog a baratowyd gan feteleg powdr-gan ddefnyddio powdr Ti wedi'i gymysgu â Mn/Cr, gwasgu isostatig oer, a sintro gwactod ar 1200 gradd - cyflawni storfa gildroadwy amgylchynol o gwmpas 1.8 wt% gyda hysteresis dibwys a dim pydredd gweladwy dros 10 cylch [9†L5-L8].
Cineteg magnesiwm yw'r prif dagfa o hyd. Hyd yn oed gyda Ni, Cr, Fe, Cu co-catalysis, mae angen peirianneg ofalus ar egni actifadu hydrogeniad a dadhydrogeniad MgH₂. Mae'r sefydlogrwydd thermol mor uchel fel bod amsugno hydrogen yn gofyn am dymheredd uchel ar draws y bwrdd [3 †L36-L37].
Mae sefydlogrwydd beicio yn atgyfnerthu mantais titaniwm. Mae aloi Ti-AB₂ yn dangos bywyd beicio estynedig y tu hwnt i 1000 o gylchoedd gyda dros 80% o gadw capasiti [1†L4-L6]. Mae hydrid magnesiwm, mewn cyferbyniad, yn dioddef o gylchoedd ehangu-contractio cyfaint yn ystod ffurfio a dadelfennu hydrid, gan arwain at malurio gronynnau a phylu cynhwysedd.
Diogelwch a Phwysau Gweithredu
Mae systemau titaniwm yn gweithredu islaw 4 MPa mewn ffurfweddiadau cyflwr gwasgedd isel(-solid), o gymharu â 70 MPa ar gyfer tanciau hydrogen cywasgedig Math IV [1†L20-L21]. Mae'r pwysedd is yn lleihau costau cyfyngu ac yn dileu risgiau rhwyg trychinebus.
Mae hydride magnesiwm, er ei fod yn ddiogel yn ddamcaniaethol, angen gweithrediad tymheredd uchel. Mae gwresogi i 300 gradd yn cyflwyno ei ystyriaethau diogelwch ei hun.
