Ūdeņraža trauslums: titāna slēptā tirdzniecība{0}}Izslēgts
Titāna reputācija attiecībā uz saderību ar ūdeņradi nav absolūta. Ūdeņraža trauslums titāna sakausējumos, ko izraisa hidrīda veidošanās, joprojām rada bažas strukturālos lietojumos [8†L13-L14]. Hidrīda veidošanās ir atkarīga no sakausējuma sastāva, mikrostruktūras un ūdeņraža slodzes apstākļiem [8†L8-L11]. 2. pakāpes titāns var kļūt ļoti jutīgs pret trauslumu, ja tiek pakļauts gāzveida ūdeņraža iedarbībai temperatūrā virs 80 grādiem [8†L18-L22]. Beta tipa titāna sakausējumi ar augstu Mo un/vai V saturu efektīvi iztur hidrīdu veidošanos [8†L24-L28].
Praktiskā mazināšanas stratēģija ietver apstrādes kontroli. Vietējais virsmas oksīda slānis (TiO₂) uz titāna inhibē ūdeņraža caurlaidību, kad tas ir neskarts, taču mehāniski bojājumi vai augstas temperatūras iedarbība apdraud šo barjeru. Pulvermetalurģijas ceļiem, kas rada porainas struktūras ūdeņraža uzglabāšanai, ir jālīdzsvaro porainība pret mehānisko integritāti, lai novērstu priekšlaicīgu atteici.
Ekonomiskie apsvērumi
Magnijs ir daudz un lēts. Taču augstā-temperatūra palielina sistēmas izmaksas: apkures infrastruktūru, siltumizolāciju un enerģijas sodu katram dehidrogenēšanas ciklam. Kopējās īpašumtiesību izmaksas bieži pārsniedz izejmateriālu ietaupījumu.
Titāns maksā vairāk par kilogramu. Tomēr zema-spiediena darbība un apkārtējās-temperatūras cikliskums samazina rūpnīcas izdevumu-bilansu-. Zr un V piedevas daudzās AB₂ kompozīcijās palielina materiālu izmaksas, taču ir parādījušies Zr/V-bezmaksas preparāti, lai risinātu šo problēmu [12†L16-L20]. Virzība uz zemākām izmaksām Ti – Mn – Fe sistēmām samazina atkarību no dārgiem pārejas metāliem.
Jaunākie sasniegumi un ceļi
Magnija hidrīda pētījumi koncentrējas uz nanoierobežojumu porainās sastatnēs, lai uzlabotu kinētiku un termodinamiku, kā arī pārejas metālu katalizatoriem, kas samazina aktivācijas barjeras [7†L15-L18]. Ti, V un Zr piedevas modificē veidošanās entalpiju un desorbcijas temperatūru DFT līmenī [4†L39-L41]. Daudzmetālu sinerģija (Ni, Cr, Fe, Cu) samazina aktivācijas enerģiju, izmantojot pārejas metālu īpašības [11†L38-L43]. Šie sasniegumi ir daudzsološi, taču lielā mērā tie attiecas tikai uz laboratorijas mērogiem.
Titāna sakausējumi gūst labumu no nobriedušas pulvermetalurģijas apstrādes. Aukstā izostatiskā presēšana un vakuuma saķepināšana nodrošina nemainīgu porainību un poru izmēru sadalījumu. 3D drukāšana ievieš jaunus ceļus: Ti-6Al-4V stieples elektronu staru saplūšana rada struktūras ar atšķirīgu ūdeņraža absorbcijas izturēšanos salīdzinājumā ar lietiem ekvivalentiem [6†L4-L10]. Piedevu ražošana nodrošina topoloģiju optimizētus dizainus, kas maksimāli palielina ūdeņraža difūzijas ceļus, vienlaikus samazinot materiālu izmantošanu.
Siltumvadītspējas ierobežojumi sistēmās, kuru pamatā ir titāns{0}}, joprojām pastāv. Porainas struktūras uzlabo ūdeņraža difūziju, bet var samazināt siltuma pārneses ātrumu, radot lokālu pārkaršanu eksotermiskās absorbcijas laikā [9†L18-L20]. Hibrīda liešanas pieeja, izmantojot silikona gēlu ar siltumvadošām piedevām, uzlabo porainību, vienlaikus pārvaldot termiskos profilus [9†L14-L20].
Spriedums
Magnija hidrīds notur ietilpības vainagu. Taču jauda vien neveicina komercializāciju.
Titāna sakausējumi nodrošina darbību telpas-temperatūras režīmā, zema-spiediena drošību, ātru kinētiku bez aktivizēšanas un pārbaudītu riteņbraukšanas stabilitāti. Šie atribūti tieši nozīmē zemāku sistēmas sarežģītību un samazinātu -iekārtu izmaksu{4}}balansu.
Stacionārai ūdeņraža uzglabāšanai, kur svars ir otršķirīgs, bet drošība un vienkāršība ir svarīga, titāns ir ieguvējs. Automobiļu iekārtās, kur tilpuma blīvums un darbības apstākļi atšķiras, titāna zemā spiediena raksturlielumi{1}}vienkāršo integrāciju. Magnijs joprojām ir augstas-temperatūras atskaņotājs, kas piemērots rūpnieciskās siltuma integrācijas scenārijiem.
Abi materiāli nav tiešie konkurenti,{0}}tie aizņem dažādus ūdeņraža uzglabāšanas ainavas segmentus. Titāns risina tūlītējas ūdeņraža ekonomikas ieviešanas vajadzības. Magnijs seko ilgāka laika-trajektorijai, gaidot sasniegumus kinētikā un siltuma pārvaldībā, lai atraisītu tā jaudas potenciālu.
