Значимость теплопроводности и уровня напряжений при фазовом (гидридном) превращении в магнии

Существуют различные системы автономного хранения энергии. К их числу относят появившиеся сравнительно недавно аккумуляторы, совместимые с возобновляемыми источниками энергии, в частности, основанные на принципе обратимого металлогидрирования. Металлическая основа подбирается исходя из требований температуры и давления водорода, используемых в цикле гидрирование/дегидрирование, а также необходимой запасенной емкости водорода. Магний - один из основных претендентов на эту роль, как минимум, по основному параметру - емкости водорода, которая составляет 7,6 вес. %. К настоящему времени установлено, что, например, размер фракции порошка магния играет существенную роль и с уменьшением размера порошинок кинетика (скорость) гидридообразования увеличивается. В рамках настоящего исследования показано, что геометрический параметр «радиус» порошинок является первопричиной ускорения кинетики образования гидрида по нескольким аспектам. Диспергирование фракции влечет за собой изменение процесса теплопереноса, что оказывает влияние на скорость фазового перехода - образование гидрида магния. В свою очередь, образование гидрида, сопровождающееся увеличением объема, вызывает появление внутренних напряжений в поверхностных слоях частиц, что приводит к их отслаиванию и уменьшению геометрических размеров порошинок. Результаты численного моделирования удовлетворительно согласуются с опубликованными экспериментальными данными. Это создает возможность прогнозирования оптимального размера частиц исходного порошка Mg с целью достижения быстрой кинетики при гидрировании. Показано, что для ускорения кинетики гидрирования необходимо выполнение двух условий: использование более мелких порошков и минимальное отклонение от среднего размера частиц в пробе.