Hydrogen Storage in Metal and Complex Hydrides: from Possible Niche Applications towards Promising High Performance Systems

Una promettente alternativa allo stoccaggio dell’idrogeno in bombole ad alta pressione e in contenitori criogenici è lo stoccaggio dell’idrogeno allo stato solido utilizzando idruri metallici o idruri complessi. In ogni caso, molta ricerca è ancora necessaria in questa direzione. In particolare, la pressione e la temperatura di lavoro ottimali per un serbatoio da utilizzare in una vettura basata su celle a combustibili PEM dovrebbero rimanere rispettivamente negli intervalli 1-10 atm e 25-120 °C. L’ulteriore difficoltà è legata al peso dei materiali assorbenti, che è ancora troppo elevato rispetto alla quantità di idrogeno stoccata per applicazioni veicolari efficienti. Il lavoro riportato in questa tesi riguarda sistemi appartenenti a diverse classi di idruri come idruri complessi, idruri metallici interstiziali, idruri a base di magnesio. Vengono proposti e discussi miglioramenti dal punto di vista termodinamico e cinetico apportati a sistemi ormai quasi pronti ad applicazioni di nicchia e ad altri molto promettenti ma ancora lontani da applicazioni per lo stoccaggio dell’idrogeno. Per quanto riguarda i classici idruri interstiziali, è stata studiata l’interazione dell’idrogeno con le leghe TiCr1.78-xMnx, tra le più promettenti per l’utilizzo in serbatoi ibridi ad alta pressione. Riguardo gli idruri a base di magnesio, un materiale basato su Mg-Al compattato in pastiglie viene proposto per ovviare ai problemi legati allo “scaling-up” del MgH2. Per quanto riguarda la classe degli idruri complessi, viene discusso il miglioramento delle cinetiche di assorbimento/desorbimento di idrogeno grazie al trattamento con macinazione ad alta energia e vengono affrontati i problemi della reversibilità e della lenta cinetica di decomposizione del LiBH4.