Vesiniku murenemine: titaani varjatud kaubandus{0}}Off
Titaani maine vesinikuga ühilduvuse osas ei ole absoluutne. Hüdriidi moodustumise põhjustatud vesiniku rabestumine titaanisulamites on struktuursete rakenduste puhul endiselt murettekitav [8†L13-L14]. Hüdriidi moodustumine sõltub sulami koostisest, mikrostruktuurist ja vesiniku laadimistingimustest [8†L8-L11]. 2. klassi titaan võib muutuda väga vastuvõtlikuks hapruse suhtes, kui ta puutub kokku gaasilise vesinikuga temperatuuril üle 80 kraadi [8†L18-L22]. Suure Mo- ja/või V-sisaldusega beeta-tüüpi titaanisulamid takistavad tõhusalt hüdriidide moodustumist [8†L24-L28].
Praktiline leevendusstrateegia hõlmab töötlemise kontrolli. Titaanil olev looduslik pinnaoksiidikiht (TiO₂) pärsib vesiniku läbitungimist, kui see on puutumata, kuid mehhaanilised kahjustused või kokkupuude kõrgel temperatuuril{1}} kahjustavad seda barjääri. Pulbermetallurgia teed, mis loovad vesiniku säilitamiseks poorseid struktuure, peavad enneaegse rikke vältimiseks tasakaalustama poorsuse ja mehaanilise terviklikkuse.
Majanduslikud kaalutlused
Magneesiumi on palju ja see on odav. Kuid kõrgel-temperatuuril töötamine lisab süsteemikulusid: kütteinfrastruktuur, soojusisolatsioon ja iga dehüdrogeenimistsükli energiatrahvid. Omamise kogukulu ületab sageli tooraine kokkuhoiu.
Titaan maksab kilogrammi kohta rohkem. Madala-rõhuga töötamine ja ümbritseva-temperatuuri tsüklid vähendavad aga-jaam{4}}kulude tasakaalu. Zr ja V lisandid paljudes AB2 kompositsioonides suurendavad materjalikulusid, kuid selle lahendamiseks on tekkinud Zr/V-vabad koostised [12†L16-L20]. Tõuge odavamate Ti-Mn-Fe süsteemide poole vähendab sõltuvust kallitest siirdemetallidest.
Viimased edusammud ja teed
Magneesiumhüdriidi uuringud keskenduvad nanokinnitustele poorsetes karkassides, et parandada kineetikat ja termodünaamikat, lisaks siirdemetallkatalüsaatoritele, mis vähendavad aktiveerimisbarjääre [7†L15-L18]. Ti, V ja Zr lisandid muudavad moodustumise entalpiat ja desorptsioonitemperatuuri DFT tasemel [4†L39-L41]. Mitme metalli sünergia (Ni, Cr, Fe, Cu) vähendab aktiveerimisenergiat, võimendades siirdemetallide omadusi [11†L38-L43]. Need edusammud on paljutõotavad, kuid piirduvad suures osas laborimõõtkavadega.
Titaanisulamid saavad kasu küpsest pulbermetallurgiast. Külm isostaatiline pressimine ja vaakumpaagutamine tagavad ühtlase poorsuse ja pooride suuruse jaotuse. 3D-printimine tutvustab uusi teid: Ti-6Al-4V traadi elektronkiire liitmine tekitab struktuure, millel on valatud ekvivalentidega võrreldes erinev vesiniku neeldumiskäitumine [6†L4-L10]. Lisatootmine võimaldab topoloogiale optimeeritud disainilahendusi, mis maksimeerivad vesiniku difusiooniteed, minimeerides samas materjalikasutust.
Titaani{0}}põhiste süsteemide soojusjuhtivuse piirangud püsivad. Poorsed struktuurid parandavad vesiniku difusiooni, kuid võivad vähendada soojusülekande kiirust, tekitades eksotermilise neeldumise ajal lokaalse ülekuumenemise [9†L18-L20]. Hübriidvormimismeetodid, mis kasutavad soojust juhtivate lisanditega silikoongeeli, suurendavad poorsust, haldades samal ajal soojusprofiile [9†L14-L20].
Kohtuotsus
Magneesiumhüdriid hoiab võimsuse krooni. Kuid võimsus üksi ei soodusta kommertsialiseerimist.
Titaanisulamid pakuvad ruumi{0}}temperatuuril töötamist, madala-rõhu ohutust, kiiret kineetikat ilma aktiveerimiseta ja tõestatud rattasõidu stabiilsust. Need atribuudid tähendavad otseselt süsteemi väiksemat keerukust ja tehasekulude-tasakaalu-.
Statsionaarses vesinikuhoidlas, kus kaal on teisejärguline, kuid oluline on ohutus ja lihtsus, on titaan võidukas. Autotööstuses kasutatavates rakendustes, kus mahutihedus ja töötingimused on erinevad, lihtsustavad titaani madala rõhu -omadused integreerimist. Magneesium on endiselt kõrgel-temperatuuril töötav mängija, mis sobib tööstusliku soojuse integreerimise stsenaariumide jaoks.
Need kaks materjali ei ole otsesed konkurendid,{0}}nad hõivavad vesiniku säilitamise maastiku eri segmente. Titanium vastab vesinikumajanduse vahetutele kasutuselevõtuvajadustele. Magneesium järgib pikemaajalist-trajektoori, oodates läbimurdeid kineetikas ja soojusjuhtimises, et vabastada oma võimsuspotentsiaal.
