সলিড-স্টেট হাইড্রোজেন স্টোরেজ হাইড্রোজেন অর্থনীতির লজিস্টিক বটলনেকের কেন্দ্রে বসে। দুটি বস্তুগত পরিবার চার্জ-টাইটানিয়াম-ভিত্তিক AB₂-টাইপ অ্যালয় এবং ম্যাগনেসিয়াম-ভিত্তিক হাইড্রাইডের নেতৃত্ব দেয়। প্রতিটি শক্তি এবং অপূর্ণতা সঙ্গে আসে. পছন্দ আবেদনের উপর নির্ভর করে।
ক্ষমতা: গ্র্যাভিমেট্রিক ওয়াল
ম্যাগনেসিয়াম হাইড্রাইড (MgH₂) 7.6 wt% একটি তাত্ত্বিক হাইড্রোজেন স্টোরেজ ক্ষমতা প্রদান করে, যা বিপরীতমুখী কঠিন-রাষ্ট্রীয় পদার্থের মধ্যে সর্বোচ্চ [11†L7-L8]। এই গ্র্যাভিমেট্রিক সুবিধাটি ম্যাগনেসিয়ামকে বছরের পর বছর ধরে ক্ষমতা-চালিত গবেষণার অগ্রভাগে রেখেছে।
টাইটানিয়াম-ভিত্তিক AB₂ ধাতুগুলি একটি ভিন্ন পরিসরে কাজ করে। TiMn₂ এবং TiCr₂ সিস্টেমগুলি সাধারণত 1.8–2.0 wt% নামমাত্র স্টোরেজ ঘনত্ব [1†L29-L31] প্রদান করে। অপ্টিমাইজ করা কম্পোজিশন যেমন Ti0.75Zr0.25Cr0.75Mn1.2 + 1.5 wt.% Ce স্কেলযোগ্য উৎপাদনে 1.87 wt% এর দিকে ঠেলে দেয় [0†L27-L29]। উচ্চ-এনট্রপি বিসিসি সংকর ধাতুগুলি আরও এগিয়ে যায়-Ti32V32Nb18Cr9Mn9 2.9 wt% [1†L9-L10] এ পৌঁছে। AB₂-টাইপ Ti–Cr–V–Mn ভেরিয়েন্ট 1.92 wt% সঞ্চয় করে এমনকি −10 ডিগ্রি [10†L6-L9] এও।
শুধুমাত্র মাধ্যাকর্ষণ ঘনত্বের উপর, ম্যাগনেসিয়াম জয়ী হয়। কিন্তু বাস্তব-বিশ্বের তুলনা আরও সূক্ষ্ম।
গতিবিদ্যা: সক্রিয়করণ এবং সাইক্লিং
এখানেই নিষ্পত্তিমূলক পার্থক্য রয়েছে।
শক্তিশালী Mg–H বন্ড স্থায়িত্ব [3†L5-L6] এর কারণে ম্যাগনেসিয়াম হাইড্রাইডের ডিহাইড্রোজেনেশন তাপমাত্রা 280-300 ডিগ্রির কাছাকাছি প্রয়োজন। উচ্চ থার্মোডাইনামিক বাধা এবং অলস গতিবিদ্যা বাহ্যিক গরম [4†L9-L11] ছাড়াই ব্যবহারিক স্থাপনাকে সীমাবদ্ধ করে। অনুঘটক ডোপিং এবং ন্যানোকনফাইনমেন্ট কৌশলগুলি এই থ্রেশহোল্ডগুলিকে কমিয়ে দেয় - কিছু PdNi@rGN কম্পোজিট ডিহাইড্রোজেনেশন স্টার্ট তাপমাত্রা 70.5 kJ·mol⁻¹ [11†L31-L34] এর সক্রিয়করণ শক্তির সাথে 140 ডিগ্রিতে নামিয়ে দেয়-কিন্তু এইগুলি গবেষণাগারের অর্জন থেকে যায়, শিল্পের মান নয়।
টাইটানিয়াম অ্যালয়গুলি পরিবেষ্টনের কাছাকাছি 20-50 ডিগ্রিতে কাজ করে। এটি জটিল গরম করার পরিকাঠামোর প্রয়োজনীয়তা দূর করে। AB₂-টাইপ Laves ফেজ অ্যালয় যেমন TiCrMn শোষণ করে এবং হাইড্রোজেনকে −30 ডিগ্রি থেকে 80 ডিগ্রিতে শোষণ করে, অক্জিলিয়ারী সিস্টেম [10†L34-L37] ছাড়াই ঠান্ডা জলবায়ু এবং মাঝারি তাপ উভয়ের সাথেই খাপ খায়।
ম্যাগনেসিয়ামের 280 ডিগ্রী প্রয়োজনীয়তা এটিকে উচ্চ-তাপমাত্রার বিশেষ অ্যাপ্লিকেশনে রাখে। টাইটানিয়ামের রুম-তাপমাত্রা অপারেশন সরাসরি অটোমোটিভ এবং স্থির স্টোরেজের জন্য উপযুক্ত।
গতিবিদ্যা: সক্রিয়করণ এবং সাইক্লিং
টাইটানিয়াম-ভিত্তিক অ্যালয়গুলি প্রিট্রিটমেন্ট ছাড়াই অনুকূল সক্রিয়করণ কর্মক্ষমতা প্রদর্শন করে। অধ্যয়নগুলি দেখায় যে Ti–Mn ভিত্তিক অ্যালয়গুলি 5 MPa-এর কম তাপমাত্রায় হাইড্রোজেন শোষণ করে, পূর্বে সক্রিয়করণ চক্র [1†L32-L36] ছাড়াই 1.98 wt% পর্যন্ত সরবরাহ করে। পাউডার ধাতুবিদ্যার দ্বারা প্রস্তুত করা ছিদ্রযুক্ত টাইটানিয়াম কাঠামো{10}}Mn/Cr এর সাথে মিশ্রিত Ti পাউডার ব্যবহার করে, কোল্ড আইসোস্ট্যাটিক প্রেসিং, এবং 1200 ডিগ্রিতে ভ্যাকুয়াম সিন্টারিং - নগণ্য হিস্টেরেসিস সহ প্রায় 1.8 wt% পরিবেষ্টিত রিভার্সিবল স্টোরেজ অর্জন করে এবং [90L-5 এর বেশি দৃশ্যমান নয়।
ম্যাগনেসিয়ামের গতিবিদ্যা প্রাথমিক বাধা থেকে যায়। এমনকি Ni, Cr, Fe, Cu co-অনুঘটকের সাথেও, MgH₂ এর হাইড্রোজেনেশন এবং ডিহাইড্রোজেনেশন সক্রিয়করণ শক্তির জন্য সতর্ক প্রকৌশল প্রয়োজন। তাপীয় স্থিতিশীলতা এত বেশি যে হাইড্রোজেন শোষণের জন্য বোর্ড জুড়ে উচ্চ তাপমাত্রার প্রয়োজন হয় [3†L36-L37]।
সাইকেল চালানোর স্থিতিশীলতা টাইটানিয়ামের সুবিধাকে শক্তিশালী করে। Ti-AB₂ অ্যালয় 80% এর বেশি ক্ষমতা ধরে রাখার সাথে 1000 চক্রের বাইরে বর্ধিত চক্র জীবন প্রদর্শন করে [1†L4-L6]। বিপরীতে, ম্যাগনেসিয়াম হাইড্রাইড হাইড্রাইড গঠন এবং পচনের সময় আয়তনের সম্প্রসারণ-সংকোচন চক্রের শিকার হয়, যার ফলে কণা pulverization এবং ক্ষমতা বিবর্ণ হয়।
নিরাপত্তা এবং অপারেটিং চাপ
টাইটানিয়াম সিস্টেমগুলি কম-চাপের কঠিন-স্টেট কনফিগারেশনে 4 MPa-এর নীচে কাজ করে, টাইপ IV সংকুচিত হাইড্রোজেন ট্যাঙ্কগুলির [1†L20-L21] জন্য 70 MPa এর তুলনায়। নিম্নচাপ নিয়ন্ত্রণের খরচ কমায় এবং বিপর্যয়মূলক ফাটলের ঝুঁকি দূর করে।
ম্যাগনেসিয়াম হাইড্রাইড, যদিও তাত্ত্বিকভাবে নিরাপদ, উচ্চ-তাপমাত্রা অপারেশন প্রয়োজন। 300 ডিগ্রী গরম করা তার নিজস্ব নিরাপত্তা বিবেচনার পরিচয় দেয়।
