Cold rolling under inert atmosphere of the system MgH2 and MgH2 - LaNi5 for hydrogen storage

Magnesium hydride is a promisor candidate for H2 storage, manly due its high hydrogen gravimetric capacity (7.6% wt), low density, abundance and low cost. However, its H-absorption/desorption occurs only at temperatures around 673 K with slow kinetics. Moreover, Mg and MgH2 surfaces are highly reactive, easily forming MgO and/or Mg(OH)2 layers that lower the level the hydrogen storage properties. It described in the literature that the use the severe plastic deformation technique or the incorporation of additives such as LaNi5 improve the hydriding/dehydriding kinetics and lower the dehydrogenation temperature of Mg-based composites. In the present study, Mg-based hydrogen storage alloys has been developed in the following systems: MgH2 and MgH2 + LaNi5 using the cold rolling (CR) under inert atmosphere. The aspect analyzed in this study were the processing parameters (number of passes and roll rotation frequency) and the additive incorporation (LaNi5) during the processing and Habs / des behavior. The micro and nanoestrutural characterization for the obtained materials were made by means of X-ray diffraction (XRD), scanning a transmission electron microscopy (SEM and TEM), and the correlation of results obtained with the process route, showed that larger number of rolling passes and high frequency produces nanocomposites with great improvements in the hydrogen storage properties. Furthermore, was observed a catalytic effect with the addition of LaNi5 to MgH2, due the formation of new phases in hydriding/dehydriding process. The best result for hydrogen storage were obtained for the system MgH2+1,50 mol.% LaNi5 with low Habsorption / desorption temperatures, aspect interesting for MgH2.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)O Mg é um material promissor para a armazenagem de hidrogênio, pela sua baixa densidade, abundância, custo relativamente baixo e capacidade de armazenagem de até 7,6 % p. No entanto, sua cinética de absorção/dessorção de H2 é lenta, e ocorre em temperaturas superiores a 300°C. Além disso, as superfícies do Mg e do MgH2 são susceptíveis à oxidação, gerando assim camadas de MgO ou ainda Mg(OH)2 que atuam como barreiras nos processos de absorção/dessorção do hidrogênio. É descrito na literatura que a rota de processamento utilizando a deformação plástica severa, assim como a incorporação de aditivos como o LaNi5 melhoram o desempenho dos nanocompósitos à base de Mg. Neste trabalho MgH2 e MgH2 + LaNi5 foram preparados utilizando a laminação a frio (CR, do inglês Cold Roll) em atmosfera controlada. Os aspectos analisados foram os parâmetros do processo de CR (número de passes e frequência dos cilindros). Os efeitos da adição do LaNi5 durante o processamento e no comportamento de absorção/dessorção de H2. A caracterização micro e nanoestrutural dos nanocompósitos obtidos, através da difração de raios-X, microscopia eletrônica de varredura e transmissão, e sua correlação com a rota de processamento; demonstrou que um elevado número de passes de CR a elevadas frequências produz nanocompósitos com propriedades atrativas para armazenagem de hidrogênio. Além disso, observou-se um efeito catalítico com a adição do LaNi5 ao MgH2, devido a formação de novas fases durante as etapas de absorção e dessorção de H2. As melhores características de armazenagem de hidrogênio foram obtidas para a mistura MgH2+1,50 mol.% LaNi5 na qual as medidas foram realizadas a baixas temperaturas, fato importante para o MgH2