Estudio de los parámetros termodinámicos para el diseño y construcción de un sistema de almacenamiento de hidrógeno usando metales de transición

Arenas Pérez, Juan Manuel

Estudio de los parámetros termodinámicos para el diseño y construcción de un sistema de almacenamiento de hidrógeno usando metales de transición

dc.contributor.advisor	González Estrada, Octavio Andrés
dc.contributor.advisor	Martínez Amariz, Alejandro David
dc.contributor.author	Arenas Pérez, Juan Manuel
dc.contributor.evaluator	Bellón Monsalve, Daniela
dc.contributor.evaluator	Hazbón Álvarez, Omar
dc.date.accessioned	2023-08-17T13:32:08Z
dc.date.available	2023-08-17T13:32:08Z
dc.date.created	2023-08-14
dc.date.issued	2023-08-14
dc.description.abstract	Debido a la necesidad de investigar materiales con la propiedad de almacenar hidrógeno, se fabricó un dispositivo con capacidad de hacer experimentos de absorción y desorción de hidrógeno mediante hidruros metálicos. El sistema posee un rango de operación de 25°C - 400°C de temperatura y 1 bar - 65 bar de presión, permite almacenar y visualizar los valores de la presión y temperatura en tiempo real durante todo el proceso de formación del hidruro. El presente trabajo muestra el proceso de diseño del dispositivo, la síntesis de los hidruros metálicos TiHx, Vx Hx y el estudio de sus parámetros termodinámicos en el proceso de absorción de hidrógeno en estado sólido. Se realizó el proceso de molienda en el molino planetario (Retch PM100) con el objetivo de sintetizar la aleación metálica Tix Vx Crx y realizar su posterior hidruración. La aleación no pudo ser obtenida. Sin embargo, el polvo metálico resultante fue caracterizado mediante el método de difracción de rayos X previa, y posteriormente, al proceso de hidruración. Se realizó un segundo análisis para polvo de titanio puro bajo diferentes tiempos de molienda con el propósito de determinar su influencia en la cinética de la reacción durante los procesos de activación e hidruración. Las muestras fueron caracterizadas por medio de la técnica de difracción de rayos X, y como proceso complementario, se realizó microscopía electrónica de barrido para identificar cambios en la morfología, tamaño de partículas o aglomerado del polvo. Se obtuvieron los hidruros metálicos TiH2, Ti2 H, V2 H y β-V2 H y se logró determinar las propiedades termodinámicas de la reacción en cada muestra, así como la influencia directa entre el tiempo de molienda en la cinética de la reacción y la cuantificación del hidrógeno absorbido.
dc.description.abstractenglish	Due to the need to investigate materials with hydrogen storage properties, a system was manufactured with the capacity to carry out hydrogen absorption and desorption experiments using metal hydrides. The system has an operating temperature range between 25°C - 400°C and a pressure range from 1 bar to 65 bar. It allows the pressure and temperature values to be stored and displayed in real-time throughout the hydride formation process. This work focuses on the system's design process, the metal hydride synthesis of TiHx, Vx Hx, and the study of their thermodynamic parameters during the solid-state hydrogen absorption process. The grinding process was performed using the planetary ball mill (Retch PM100) to synthesize the Tix Vx Crx metal alloy further and achieve its hydration. The alloy was not obtained. However, the resulting powder was characterized throughout the X-ray diffraction technique before and after the hydration process. A second analysis was performed on titanium powder under different milling times to determine its influence on the reaction kinematics during the activation and hydration process. The X-ray diffraction technique was used to characterize the samples, and as a complementary process, scanning electron microscopy was performed to identify changes in the morphology and powder agglomerate size. The metal hydrides TiH2, Ti2 H, V2 H y β-V2 H were obtained. This work was accomplished to determine the thermodynamic properties of the reaction on every sample, the direct influence between the milling time and the reaction kinematics, and the quantification of absorbed hydrogen.
dc.description.degreelevel	Maestría
dc.description.degreename	Magíster en Ingeniería Mecánica
dc.format.mimetype	application/pdf
dc.identifier.instname	Universidad Industrial de Santander
dc.identifier.reponame	Universidad Industrial de Santander
dc.identifier.repourl	https://noesis.uis.edu.co
dc.identifier.uri	https://noesis.uis.edu.co/handle/20.500.14071/14912
dc.language.iso	spa
dc.publisher	Universidad Industrial de Santander
dc.publisher.faculty	Facultad de Ingeníerias Fisicomecánicas
dc.publisher.program	Maestría en Ingeniería Mecánica
dc.publisher.school	Escuela de Ingeniería Mecánica
dc.rights	info:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.accessrights	info:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.coar	http://purl.org/coar/access_right/c_abf2
dc.rights.creativecommons	Atribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0)
dc.rights.license	Attribution-NonCommercial 4.0 International (CC BY-NC 4.0)
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.subject	Sistema de almacenamiento de hidrógeno en estado sólido
dc.subject	Almacenamiento de hidrógeno
dc.subject	Síntesis de hidruros metálicos
dc.subject	Hidruros en base titanio
dc.subject	Hidruros metálicos
dc.subject.keyword	Solid Hydrogen Storage System
dc.subject.keyword	Solid Hydrogen Storage
dc.subject.keyword	Titanium-Based Hydrides
dc.subject.keyword	Metal Hydrides
dc.title	Estudio de los parámetros termodinámicos para el diseño y construcción de un sistema de almacenamiento de hidrógeno usando metales de transición
dc.title.english	Study of Thermodynamic Parameters for the Design and Construction of an Hydrogen Storage System Using Transition Metals
dc.type.coar	http://purl.org/coar/resource_type/c_bdcc
dc.type.hasversion	http://purl.org/coar/version/c_b1a7d7d4d402bcce
dc.type.local	Tesis/Trabajo de grado - Monografía - Maestría