Nanostructurization of magnesium and Mg₂Ni intermetallic phase-related hydrogen storage materials

Czujko, T.; Bystrzycki, J.; Varin, R.; Bojar, Z.; Kałdoński, T.

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Nanostructurization of magnesium and Mg₂Ni intermetallic phase-related hydrogen storage materials

Autorzy

Czujko T. , Bystrzycki J. , Varin R. , Bojar Z. , Kałdoński T.

Wybrane pełne teksty z tego czasopisma

http://biuletynwat.pl/

Identyfikatory

Warianty tytułu

Nanostrukturyzacja magnezu i fazy międzymetalicznej Mg₂Ni jako materiałów do absorbcji wodoru

Języki publikacji

Abstrakty

The objective of this paper is to overview some recent developments in the nanostructured (including amorphous), powder-processed, magnesium-related hydrogen storage materials with special emphasis on their application for fuel cell powdered vehicles. Processes of mechanical alloying/mailling and their modifications applied to produce nanostructured single-and multiphase intermetallics powders and their composites for hydrogen storage are critically discussed. In the most typical processing mechanical alloying (MA) is used as a preliminary step in synthesizing a nanostructured intermetallic powder starting from elemental metal powders. In a subsequent step the intermetallic powder is hydrogenised under high pressure of hydrogen to produce nanostructured intermetallic hybride. A modified processing variant combines synthesis of nanostructured intermetallic and its subsequent hydrogenising in one step by mechanical alloying of elemental metal powders directly under hydrogen atmosphere to form nanostructured intermetallic hybrides (so-called Reactive Mechanical Alloying-RMA). Mechanical milling (MM) can be applied to produce nanostructured intermetallic powders from pre-alloyed intermetallic cast ingots or to manufacture nanocomposites by mixing with dissimilar material before milling, which could be hydrogenised in a separate process. Also, pre-alloyed bulk intermetallics can be mechanically milled directly under hydrogen atmosphere (Reactive Mechanical Milling-RMM) in order to obtain nanostructured intermetallic hybrides as a final product. The effect of nanostructurization/amorphization on the hydrogen sorption/desorption characteristics of intermetallics and/or their hybrides is discussed. Future prospects for development of more advanced nanostructured/amorphous Mg-related materials for vehicular applications are also outlined.

Tematem tej pracy jest przegląd najnowszych osiągnięć w zakresie nanostrukturyzacji (włączając amorfizację) proszkowych materiałów na bazie magnezu z przeznaczeniem do magazynowania wodoru i szczególnym uwzględnieniem ich zastosowań w ogniwach paliwowych zasilających pojazdy samochodowe. Analizowano wnikliwie możliwość zastosowania procesu stopowania mechanicznego/mielenia i jego modyfikacji do produkcji nanoproszków intermetalicznych jedno- i wielofazowych oraz ich kompozytów jako materiałów do magazynowania wodoru. W najbardziej typowej technologii stopowanie mechaniczne (SM) stosowane jest jako etap wstępny syntezy nanostrukturalnych proszków mechanicznych startując od elementarnych proszków metalicznych. W kolejnym kroku proszek intermetaliczny poddawany jest nawodorowaniu pod wysokim ciśnieniem wodoru w celu uzyskania nanostrukturalnego intermetalicznego wodorku. Zmodyfikowany wariant technologiczny stanowi kombinację syntezy nanostrukturalnego intermetalu i następującego po niej wodorowania w jednym etapie polecającym na stopowaniu mechanicznym elementarnych proszków metalicznych bezpośrednio w atmosferze wodoru w celu uzyskania nanostrukturalnego wodorku intermetalicznego (tzw. reaktywne stopowanie mechaniczne RSM). Mielenie mechaniczne może być zastosowane do wytwarzania nanostrukturalnych proszków intermetalicznych z wstępnie stopowanych intermetalików w stanie lanym, służących następnie do wytwarzania nanokompozytów poprzez mieszanie różnorakich materiałów przed procesem mielenia, które mogłyby być poddane wodorowaniu w oddzielnym procesie. Ponadto wstępnie stopowane wlewki intermetali mogą być mielone mechanicznie bezpośrednio w atmosferze wodoru (Reaktywne Mielenie Mechaniczne - RMM) w celu uzyskania jako produktu finalnego nanostrukturalnych wodorków intermetali. W pracy dyskutowano ponadto wpływ nanostrukturyzacji/amorfizacji na charakterystyki sorpcji/desorbcji wodoru intermetali i ich wodorków. Podkreślono także perspektywiczne możliwości zastosowania bardziej zaawansowanych nanostrukturalnych/amorficznych materiałów na bazie Mg w przemyśle motoryzacyjnym.

Słowa kluczowe

hydrogen absorbing materials nanostructurization intermetallics

materiały absorbujące wodór nanostrukturyzacja intermetale

Wydawca

Wojskowa Akademia Techniczna im. Jarosława Dąbrowskiego

Czasopismo

Biuletyn Wojskowej Akademii Technicznej

Rocznik

2003

Tom

Vol. 52, nr 8-9

Strony

108--137

Opis fizyczny

Bibliogr. 86 poz.

Twórcy

autor

Czujko T.

Military University of Technology, Institute of Materials Science and Applied Mechanics, 00-908 Warsaw, 2 S. Kaliskiego Str., Poland

autor

Bystrzycki J.

Military University of Technology, Institute of Materials Science and Applied Mechanics, 00-908 Warsaw, 2 S. Kaliskiego Str., Poland

autor

Varin R.

Department of Mechanical Engineering, University of Waterloo

autor

Bojar Z.

Military University of Technology, Institute of Materials Science and Applied Mechanics, 00-908 Warsaw, 2 S. Kaliskiego Str., Poland

autor

Kałdoński T.

Military University of Technology, Institute of Motor Vehicles, 2 Kaliskiego Str., 00-908 Warsaw 49, Poland

Bibliografia

[1] R. B. Schwarz, MRS Bulletin, 24, 40-44 (1999)
[2] G. Sandrock, J. Alloys Comp. 293-295, 877-888 (1999)
[3] M. Nakhl, B. Chevalier, J.-L. Bobet, B. Darriet, J. Alloys Comp. 314, 275-80 (2001)
[4] D. Cracco, A. Percheron-Guegan, J. Alloys Comp. 268, 248-55 (1998)
[5] J. Yang, M. Ciureanu, R. Roberge, Materials Letters 43, 234-39 (2000)
[6] R.A.Varin, T.Czujko, Mater. Manufacturing Processes, 17(2), 129-156 (2002)
[7] R. Schulz, J. Huot, S. Body and A. Van Neste, Mat. Sci. Forum, 312-314, 615-22 (1999)
[8] R. Schulz, J. Huot, G. Liang, S. Boily, G. Lalande, M.C. Denis, J.P. Dodelet, Mater. Sci. And Eng. A267,240-45(1999)
[9] M. Abdellaoui, D. Cracco, A. Percheron-Guegan, J. Alloys Comp. 268, 233-40 (1998)
[10] L. Zaluski, A. Zaluska, P. Tessier, J.O. Strom-Olsen and R. Schulz, Mat Sci. Forum, 225-227, 853-58(1996)
[11] L.E.A. Berlouis, E. Cabrera, E. Hall-Barientos, P.J. Hall, S. Dodd, S. Moms, M.A. Imam, J. Alloys Comp. 305,82-89 (2000)
[12] S. Orimo, H. Fujii, Intermetallics 6, 185-92 (1998)
[13] M. Zhu, W.H. Zhu, Y. Gao, X.Z. Che, J.H. Ahn, Mater. Sci. And Eng. A286, 130-34 (2000)
[14] C.B. Jung, J.H. Kim, K.S.Lee, J. Alloys Comp. 267, 265-69 (1998)
[15] M. Jurczyk, W. Majchrzycki, J. Alloys Comp. 311, 311-16 (2000)
[16] C.C. Koch, J.D. Whittenberger, INTERMETALLICS, 4, 339 (1996)
[17] C. Suryanarayana, E. lvanov, V.V. Boldyrev, Processing of the 10th Inter. Conf, on Rapidly Quenched and Metastable Materials, Bangalore, India, August 23-27, 1 (1999)
[18] Suryanarayana, METALS & METAR., 2, 195 (1996)
[19] A. Calka, R.A. Varin, Processing and Fabrication of Advanced Materials IX, T.S. Srivatsan, R.A Varin and M. Khor (eds.), ASM International, Materials Park, OH, 2001, pp.263-287.
[20] R.A.Varin, T.Czujko, J.Mizera, Proceedings of the International Symposium on Enabling Technologies for Light Metals and Composites and Their End-Products. Light Metals 2002 Metaux legers. Ed. T. Lewis, Canadian Institute of Mining, Metalluigy and Petroleum, Montreal, Quebec, Canada, 2002, pp. 369-383.
[21] R.A.Varin, T.Czujko, J.Mizera, J. Alloys Comp. 350, 332-339 (2003)
[22] C. Lenain, L. Aymard, J-M. Tarascon, J. Solid. State Electrochem. 2, 285-290 (1998)
[23] J.H. Woo, C.B. Jung, J.H. Lee, K.S. Lee, J. Alloys Comp. 293-295, 556-563 (1999)
[24] L. Aymard, M. Ichitsubo, K. Uchida, E. Sckreta, F. Ikazaki, J. Alloys Comp. 259, L5-L8 (1997)
[25] S. Nohara, H. Inoue, Y. Fukumoto, C. Iwakura, J. Alloys Comp. 259, 183-185 (1997)
[26] C. Lenain, L. Aymard, L. Dupont, J-M. Tarascon, J. Alloys Comp. 292, 84-89 (1999)
[27] N. Terashita, M. Takahashi, K. Kobayashi, T. Sasai, E. Akiba, J. Alloys Comp. 293-295, 541- 545(1999)
[28] Y. Yamamoto, S. Orimo, H. Fuji, Y. Kitano, J. Alloys Comp. 293-295, 546-551 (1999)
[29] R.Schulz, J.Huot, G.Liang, S.Boily, A.Van Neste, Mater. Sci. Forum, 3 1 2-3 1 4, 615-622 (1999)
[30] A.Leon, E.J.Knystautas, J.Huot, R.Schulz, J. Alloys Comp. 345, 158-166 (2002)
[31] J.F.Femandez, C.R.Sanchez, J. Alloys Comp. 340, 189-198 (2002)
[32] S.Hwang, C.Nishimura, P.G.McCormick, J. Alloys Comp. A318, 22-33 (2001)
[33] J.L.Bobet, E. Grigorova, M.Khrussanova, M.Khristonov, D.Radev, P.Peshev, J. Alloys Comp. 345, 280-285 (2002)
[34] J.Huot, J.F.Pellerier, G.Liang, M.Sutton, R.Schulz, J. Alloys Comp. 330-332, 727-731 (2002)
[35] Z.Dehouche, R.Djaozandry, J.Huot, S.Boily, J.Goyette, T.K.Bose, R.Schulz, J. Alloys Comp. 305, 264 (2000)
[36] J.Huot, J.EPellerier, L.B.Lurio, M.Sutton, R.Schulz, J. Alloys Comp. 348, 319-324 (2003)
[37] C.X.Shang. M.Bououdina, Z.X.Guo, J. Alloys Comp. 349, 217-223 (2003)
[38] L. Zaluski, A. Zaluska, J.O. Ström-Olsen, J. Alloys Comp. 288, 217 (1999)
[39] G. Liang, S. Boily, J. Huot, A. Van Neste, R. Schulz, J. Alloys Comp. 267, 302-306 (1998)
[40] J.L.Bobet, B.Chevalier, M.Y.Song, B.Darriet, J.Etoumeau, J. Alloys Comp.336,292-296 (2002)
[41] J.L.Bobet, B.Chevalier, B.Darriet, J. Alloys Comp. 330-332, 738-742 (2002)
[42] F.C.Gennari, F.J.Castro, G.Urretavizcaya, G.Meyer, J. Alloys Comp. 334, 277-284 (2002)
[43] M. Terzieva, M. Khrussanova, P. Peshev, J. Alloys Comp. 267, 235-39 (1998)
[44] D.Sun, H.Enoki, M.Bououdina, E.Akiba, J. Alloys Comp. 282, 252 (1999)
[45] M.Zhu, Y.Gao, X.Z.Che, Y.Q.Yang, C.Y.Chung, J. Alloys Comp. 330-332, 708-713 (2002)
[46] P.Wang, A.M.Wang, B.Z.Ding, Z.Q.Hu, J. Alloys Comp. 334, 243-248 (2002)
[47] P.Wang, H.F.Zhang, B.Z.Ding, Z.Q.Hu, Acta Mater. 49, 921-926 (2001)
[48] P.Wang, A.M.Wang, Y.L.Wang, H.F.Zhang, Z.Q.Hu, Scripta Mater. 43, 83-87 (2000)
[49] W. Oelerich, T. Klassen, R. Bormann, J. Alloys Comp. 315, 237-242 (2001)
[50] M.Y.Song, J.L.Bobet, B.Darriet, J. Alloys Comp. 340, 256-262 (2002)
[51] J.-L. Bobet, S.Desmoulins-Krawiec, E.Grigorova, F.CanselL, B. Chevalier, J. Alloys Comp. 351, 217-221(2003)
[52] Z.Dehouche, T.Klassen, W.Oelerich, J.Goyette, T.K.Bose, RSchulz, J. Alloys Comp. 47, 39-323 (2002)
[53] H.Imamura, S.Tabata, N.Shigetomi, Y.Takesue, Y.Sakata, J. Alloys Comp. 330-332,579-583 (2002)
[54] Y.Zhenxing, L.Zuyan, W.Erde, J. Alloys Comp. 333, 207-214 (2002)
[55] E. Rönnebro, J.O. Jensen, D. Noreus, N.J. Bjerrum, J. Alloys Comp. 293-295, 146-149 (1999)
[56] S. Orimo, K. Ikeda, H. Fujii, S. Saruki, T. Fukunaga, A Züttel, L. Schlapbach, Acta mater. 46, 4519-4525(1998)
[57] P. Villars, Pearson’s Handbook Desk Edition (Crystallographic data for Intermetallic Phases), ASM, Materials Park, OH, 1997
[58] L. Zaluski, A. Zaluska, J.O. Ström-Olsen, J. Alloys Comp. 217, 245-249 (1995)
[59] Y. K. Song, R.A Varin, Intermetallics 6, 43-59 (1998)
[60] Y. K. Song, R.A. Varin, Metall, and Mater. Trans. 32A 5-18 (2001)
[61] S. Orimo, K. Ikeda, H. Fujii, Y. Fujikawa, Y. Kitano, K. Yamamoto, Acta mater. 45,2271-2278 (1997)
[62] S. Orimo, H. Fuji, K. Ikeda, Y. Fujikawa, Y. Kitano, J. Alloys Comp. 253-254, 94-97 (1997)
[63] S. Orimo, H. Fuji, J. Alloys Comp. 232, L16-L19 (1996)
[64] Y. Kitano, Y. Fujikawa, N. Shimizu, S. Orimo, H. Fuji, T. Kamino, T. Yaguchi, Intermetallics, 5, 97-101(1997)
[65] S. Orimo, H. Fuji, K. Ikeda, Acta Mater. 45, 331-341 (1997)
[66] T.W. Hong, S.K. Kim, Y. J. Kim, J. Alloys Comp. 312, 60-67 (2000)
[67] H. Bakker, G.F. Zhou, H. Yang, Progr. Mater. Sci. 39, 159-241 (1995)
[68] X.H. Wang, C.P. Chen, C.S. Wang, Q. D. Wang, J. Alloys Comp. 232, 192-196 (1996)
[69] F.-J. Liu, S. Suda, G. Sandrock, J. Alloys Comp. 232, 232-237 (1996)
[70] P. Tessier, H. Enoki, M. Bououdina, E. Akiba, J. Alloys Comp. 268, 285-89 (1998)
[71] S. Nohara, N. Fujita, S.G. Zhang, H. Inoue, J. Alloys Comp. 267, 76-78 (1998)
[72] A. Zaluska, L. Zaluski, J.O. Ström-Olsen, J. Alloys Comp. 289, 197-206 (1999)
[73] R.A.Varin, J. Bystrzycki, and A. Calka, Intermetallics, 7, 917-930 (1999)
[74] R.A. Varin, T. Czujko, J. Bystrzycki, A. Calka, Mater. Sci. Eng. A329-331, 213 (2002)
[75] R.A.Varin, T.Czujko, Scripta Mater. 46, 531-535 (2002)
[76] J.Bystrzycki, T.Durejko, D.Oleszak, W.Przetakiewicz, Sympozjum IPM „Doskonalenie konstrukcji oraz metod eksploatacji pojazdów mechanicznych”, Rynia, 11-13.12, 40-48, 2002
[77] D. Sun, Y.Q. Lei, W.H. Liu, J.J. Jung, J. Wu, Q.D. Wang, J. Alloys Comp. 231, 621-624 (1995)
[78] W.H. Liu, H.Q. Wu, Y.Q. Lei, Q.D. Wang, J. Wu, J. Alloys Comp. 252, 234-237 (1997)
[79] L. Zaluski, A. Zaluska, P. Tessier, J.O. Ström-Olsen, J. Alloys Comp. 217, 295-300 (1995)
[80] S. Nohara, H. Inoue, Y. Fukumoto, C. Iwakura, J. Alloys Comp. 252, L16-L18 (1997)
[81] S. Bouaricha, J.P. Dodelet, D. Guay, J. Huot, R. Schulz, J. Alloys Comp. 325, 245-251 (2001)
[82] T. Kohno, M. Yamamoto, M. Kanada, J. Alloys Comp. 293-295, 643-647 (1999)
[83] R.A. Varin, T.Czujko. J.Mizera, J. Alloys Comp, in press
[84] L.Schlapbach and A.Züttel, Nature,414, 353-358 (2001)
[85] B.Bogdanovic, G. Sandrock, MRS Bulletin 27(9), 712-716 (2002)
[86] R.A.Varin, A. Calka, Ch. Chiu-in preparation for publication

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-article-BWA2-0008-0008