Sodium amide-sodium tetrahydridoborate system as a potential hydrogen storage material

Abstract

ÖzetBu çalışmada ikili NaNH2-NaBH4 sistemi, faz oluşumu, yapısal, ısıl, titreşimspektroskopisi ve kompleks hidrojen depolama malzemesi olma özellikleri açısındanincelenmiştir. Analitik faz incelemeleri sonucunda oluşan yeni Na2BNH6 bileşiğinin LT-β veHT-α olmak üzere iki farklı modifikasyona sahip olduğu anlaşılmıştır.Termal analiz ve p-XRD ölçümlerine göre başlangıç maddeleri olan NaNH2 ve NaBH4156 ºC de reaksiyona girmekte ve karışım 210 ºC'de erimektedir. DTA ve TG'de 210-300ºC arası bir belirgin bir etki gözlenmezken, 300 ºC'nin üzerinde % 6-9 arası bir kütle kaybıbelirlenmiştir. Oluşan gaz ürün kütle spektrometresi ile ölçülmüş ve oluşan ana gaz ürününhidrojen olduğu saptanmıştır. Ayrıca, eser miktarda amonyak oluşumu da gözlenmiştir. Bubulgulara dayanarak, NaNH2-NaBH4 karışımlarının (molar oran ⥠1:1) potansiyel hidrojendepolama malzemeleri olduğu söylenebilir. Isıl işlem sonucunda oluşan maddelerin içeriğibaşlangıç maddelerinin molar oranlarına bağlıdır. Buna göre, Na2BNH6 (1:1) NaH, Na vebelirlenemeyen amorf bir katıya parçalanırken, 2:1'in üzerindeki karışımlar büyük orandaNa3BN2 oluşturmaktadır.

AbstractIn the present study, the quasi-binary system NaNH2 and NaBH4 was investigated withrespect to phase formation and structural, thermal and vibrational spectroscopic properties, aswell its capability as complex hydrogen storage material. The phase analytical studiesrevealed the existence of the novel compound Na2BNH6 existing in two differentmodifications: the LT-beta and the HT-alpha phase. Thermal analyses and p-XRDmeasurements revealed that the educts NaNH2 and NaBH4 react at 156 ºC and melt at 210 ºCfor all reactant ratios. Between 210-300 ºC, no significant effects were detected both on DTAand TG. Above 300ºC, a sudden decomposition takes place causing a mass loss between 6-9wt. % according to the reactant ratios (1:1,2:1 and 3:1).The gaseous species formed during the decomposition process werefollowed by mass spectroscopy. The mass spectra obtained from 1:1, 2:1, and 3:1mixtures of NaNH2 and NaBH4 in the range 600 ºC > T > 25 ºC revealed thatthe main gaseous product evolved during the thermal decomposition was H2.NH3 was also detected but its concentration was quite small. Thesefindings confirm that the mixture of the complex hydrides NaNH2 - NaBH4(molar ratio 1:1) are potential candidates for solid hydrogen storageâ¥materials.