Magnezyum esaslı amorf alaşımların üretilmesi, mekanik özeliklerinin ve Hidrojen depolama kapasitelerinin incelenmesi.

Abstract

Enerji talebi tüm dünyada hızla artmaktadır. Bu talebin gelecekte artarak devam etmesi beklenmektedir. Diğer taraftan mevcut enerji kaynaklarının sınırlı olması, yeni enerji kaynaklarının araştırılmasını zorunlu hale getirmiştir. Güneş ve rüzgar enerjisi gibi, hidrojenin de gelecek için potansiyel enerji kaynaklarından biri olabileceği beklenmekte ve dolaysıyla bu konu ile ilgili birçok çalışma yapılmaktadır. Hidrojenin bir enerji kaynağı olarak günlük kullanımı için, basit ve güvenli bir şekilde depolanma metotlarının bulunması gereklidir. Ne yazık ki, şimdiye kadar hidrojeni güvenli bir şekilde depolayacak yeterli bir teknik bulunamamıştır. Son yıllarda yapılan çalışmalar hidrojenin metallerde ve alaşımlarda çeşitli formlarda özellikle hidrür olarak depolanabileceğini göstermiştir. Amorf ve nanokristal malzemeler, özellikle de Mg-esaslı amorf ve nanokristal alaşımlar, yüksek hidrojen depolama kapasitesi, düşük özgül ağırlığı, zengin doğal kaynak ve düşük maliyetten dolayı, hidrojen depolama uygulamaları için oldukça umut vericidir. Bu durumlar dikkate alınarak, bu projede Mg-esaslı amorf veya nanokristal alaşımlar üretilmiş ve hidrojen depolama kapasiteleri ile mekanik özelliklerinin incelenmiştir. Bu amaç için, Magnezyum esaslı Mg65Ni20Y10Cu5 ve Mg65Ni20Y15-xAgx, Mg65Ni20Y15-xSix, Mg65Ni20Y15-xNdx, Mg65Ni20Y15-xLax, Mg65Ni20Y15-xBx (x= 1, 2, 3 veya 5) alaşımlar seçilmiştir. Bu alaşımlar hızlı katılaştırma tekniği ile amorf şeritler halinde ve mekaniksel alaşımlama tekniği ile kısmi amorf ve nanokristal tozlar halinde üretilmiştir. Hızlı katılaştırılmış şeritler yaklaşık 4-5 mm genişliğinde ve 20-80 ?m kalınlığındadır. Mekaniksel alaşımlama işlemi oda sıcaklığında, 300 rpm dönme hızında 20:1 bilye-toz oranı ile elde edildi. Alaşımların amorf/nanokristal doğası X-ışını difraksiyonu (XRD) ile karakterize edildi. Mikroyapısal, incelemeler numuneler hazırlandıktan sonra, optik mikroskobu (OM) ve taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile yapıldı. Alaşımların ısısal davranışları diferansiyel taramalı kalorimetre (DSC) ile yapıldı Alaşımların mekaniksel özellikleri oda sıcaklığında mikrosertlik ve elastik modül testleri ile incelendi. Alaşımların hidrojen depolama özellikleri elektrokimyasal yolla yapıldı. Mekaniksel alaşımlama sonucunda alaşımlarda kısmi amorf yapı gözlendi ve uzun süreli alaşımlama işlemi ile nanokristal yapının oluşumu ile sonuçlandı. Amorf alaşım sadece hızlı katılaştırma ile elde edildi. Hızlı katılaştırma ile amorf olarak elde edilen alaşımların hidrojen depolama kapasiteleri, mekaniksel alaşımlama ile elde edilen tozlarınkinden daha yüksek olarak bulundu.