Чврсто{0}}складиштење водоника налази се у центру логистичког грла у економији водоника. Две породице материјала предводе набоје-титанијума-базиране на легурама типа АБ₂-и на бази магнезијума-хидрида. Сваки од њих има предности и недостатке. Избор зависи од апликације.
Капацитет: Гравиметријски зид
Магнезијум хидрид (МгХ₂) нуди теоретски капацитет складиштења водоника од 7,6 теж.%, што је највећи међу реверзибилним материјалима у чврстом-а стању [11†Л7-Л8]. Ова гравиметријска предност је годинама држала магнезијум на челу истраживања заснованог на капацитету.
АБ₂ легуре на бази титанијума{0}} раде у другом опсегу. ТиМн₂ и ТиЦр₂ системи обично испоручују 1,8–2,0 теж% номиналне густине складиштења [1†Л29-Л31]. Оптимизоване композиције као што је Ти0.75Зр0.25Цр0.75Мн1.2 + 1.5 теж.% Це потискују ка 1.87 теж.% у скалабилној производњи [0†Л27-Л29]. БЦЦ легуре са високом{30}}ентропијом иду даље – Ти32В32Нб18Цр9Мн9 достиже 2,9 теж.% [1†Л9-Л10]. Ти–Цр–В–Мн варијанте типа АБ2 чувају 1,92 теж.% чак и на -10 степени [10†Л6-Л9].
Само на гравиметријској густини, магнезијум побеђује. Али поређење у стварном-свету је нијансираније.
Кинетика: активација и бициклизам
Овде лежи одлучујућа разлика.
Магнезијум хидриду су потребне температуре дехидрогенације око 280–300 степени због јаке стабилности Мг–Х везе [3†Л5-Л6]. Високе термодинамичке баријере и спора кинетика ограничавају практичну примену без спољног грејања [4†Л9-Л11]. Стратегије каталитичког допинга и наноконфинирања снижавају ове прагове – неки ПдНи@рГН композити спуштају почетну температуру дехидрогенације на 140 степени са енергијом активације од 70,5 кЈ·мол⁻¹ [11†Л31-Л34] – али то остају лабораторијска достигнућа, а не индустријски стандарди.
Легуре титанијума раде на 20-50 степени, близу амбијенталне. Ово елиминише потребу за сложеном инфраструктуром за грејање. Легуре Лавесове фазе типа АБ₂- попут ТиЦрМн апсорбују и десорбују водоник на -30 степени до 80 степени, прилагођавајући се и хладној клими и умереној топлоти без помоћних система [10†Л34-Л37].
Захтеви за магнезијумом од 280 степени га одржавају у нишним-применама на високим температурама. Титанијумов рад на собној{3}температури директно одговара аутомобилском и стационарном складишту.
Кинетика: активација и бициклизам
Легуре на бази титанијума{0}} показују повољне перформансе активације без претходног третмана. Студије показују да легуре на бази Ти–Мн апсорбују водоник на собној температури испод 5 МПа, дајући до 1,98 теж% без претходних циклуса активације [1†Л32-Л36]. Порозне структуре титанијума припремљене металургијом праха-користећи Ти прах помешан са Мн/Цр, хладно изостатичко пресовање и вакуумско синтеровање на 1200 степени - постижу реверзибилно складиштење у окружењу око 1,8 теж% са занемарљивом хистерезом и без видљивог распадања преко 10Л5].
Кинетика магнезијума остаје главно уско грло. Чак и са кокатализом Ни, Цр, Фе, Цу{1}}, енергија активације хидрогенације и дехидрогенације МгХ₂ захтева пажљив инжењеринг. Термичка стабилност је толико висока да апсорпција водоника захтева повишене температуре широм света [3†Л36-Л37].
Бициклистичка стабилност појачава предност титанијума. Ти-АБ₂ легуре показују продужени век трајања циклуса преко 1000 циклуса са задржавањем преко 80% капацитета [1†Л4-Л6]. Магнезијум хидрид, насупрот томе, пати од циклуса експанзије и контракције запремине током формирања и распадања хидрида, што доводи до уситњавања честица и бледења капацитета.
Сигурност и радни притисак
Системи од титанијума раде испод 4 МПа у конфигурацијама ниског{1}}чврстог{2}}притиска, у поређењу са 70 МПа за резервоаре са компресованим водоником типа ИВ [1†Л20-Л21]. Нижи притисак смањује трошкове задржавања и елиминише ризик од катастрофалног пуцања.
Магнезијум хидрид, иако је теоретски безбедан, захтева рад на високој{0}}температури. Загревање на 300 степени уводи своја безбедносна питања.
