ES2318568T3 - Aleaciones absorbentes no evaporables para la sorcion de hidrogeno. - Google Patents

Abstract

Utilización, para la sorción de hidrógeno, de aleaciones absorbentes no evaporables cuya composición, expresada en porcentaje en peso, es 50-80% de Zr, 10-20% de Y, el restante 5-40% de M, en donde M se selecciona entre Al, Fe, Cr, Mn, V o mezclas de estos elementos y cuando se representan en un diagrama ternario del porcentaje en peso, cae dentro de un polígono definido por los siguientes puntos: a) Zr 50% - Y 10% - M 40% b) Zr 50% - Y 20% - M 30% c) Zr 75% - Y 20% - M 5% d) Zr 80% - Y 15% - M 5% e) Zr 80% - Y 10% - M 10%.

Description

Aleaciones absorbentes no evaporables para la sorción de hidrógeno.

La presente invención se dirige a aleaciones absorbentes no evaporables para la sorción de hidrógeno. En particular la invención trata de aleaciones absorbentes no evaporables provistas de buenas propiedades de sorción de hidrógeno a temperaturas relativamente bajas.

Muchas aplicaciones en el campo de la industria o de la investigación requieren para su trabajo correcto un entorno libre de hidrógeno en un recipiente cerrado; el espacio en el interior del recipiente tanto se puede mantener bajo condiciones de alto vacío como puede estar lleno con una atmósfera de un gas determinado (o mezclas de gases). Ejemplos de aplicaciones industriales en las cuales el hidrógeno es perjudicial son las camisas en las que se ha hecho el vacío para el aislamiento térmico (por ejemplo, en botellas térmicas, también conocidas como "termos", o colectores solares), debido a la alta conductividad térmica de este gas; algunos tipos de lámparas en las cuales la presencia de hidrógeno en el gas de relleno generalmente resulta en la variación de los parámetros físicos de funcionamiento (tal como por ejemplo la tensión de iluminación); o los tubos de generación de rayos X. Los procesos para la fabricación de estos dispositivos comprenden una etapa de hacer el vacío en el recipiente y un posible llenado del mismo con el gas deseado, pero siempre que se produce un vacío elevado o un gas libre de hidrógeno, existen mecanismos los cuales causan que el hidrógeno vuelva a entrar en el sistema; estos mecanismos son principalmente la desgasificación de las paredes del recipiente y la permeabilización del hidrógeno a través de estas paredes desde la atmósfera exterior hacia el recipiente, conduciendo por lo tanto a problemas en el funcionamiento correcto de dichos dispositivos. Debido a los mismos mecanismos, el hidrógeno también representa la principal contribución a la presión residual en los sistemas de vacío ultra alto (UHV), tales como los aceleradores de partículas utilizados en el campo de la investiga-
ción.

Para la extracción de estas trazas de hidrógeno es conocido utilizar materiales absorbentes no evaporables (conocidos en este ámbito como NEGs - non-evaporable getters), esto es materiales que son capaces de fijar químicamente moléculas de hidrógeno así como de otros gases tales como agua, oxígeno y óxidos de carbono. Los materiales absorbentes generalmente son metales de los grupos de transición III, IV y V o aleaciones de los mismos con otros elementos, generalmente metales de transición o aluminio. Los materiales absorbentes más utilizados son aleaciones de titanio y, particularmente, de circonio. Estos materiales y su utilización para absorber gases de espacios en los que se ha hecho el vacío o a partir de gases inertes son muy conocidos y se describen en una serie de patentes, tales como los documentos US 3,203,901 (que expone aleaciones de circonio y aluminio), US 4,071,335 (aleaciones de circonio y níquel), US 4,306,887 (aleaciones de circonio y hierro), US 4,312,669 (aleaciones de zirconio, vanadio y hierro), US 4,668,424 (aleaciones de circonio, níquel y tierras raras con la adición opcional de uno o más de otros metales), US 4,839,085 (aleaciones de circonio, vanadio y E, en donde E es un elemento seleccionado entre Fe, Ni, Mn y Al) y US 5,961,750 (aleaciones de circonio, cobalto y tierras raras).

En particular, en tanto en cuanto se refiere a la sorción de hidrógeno, también es conocida la utilización de itrio o mezclas sólidas que contienen el mismo. La patente US 3,953,755 expone la utilización de este elemento (protegido mediante capas delgadas de otros metales) en el interior de lámparas de descarga. La patente GB 1,248,184 expone la utilización de mezclas sólidas o compuestos intermetálicos de itrio con otros metales para la sorción hidrógeno en diversas aplicaciones. Esta patente requiere que el itrio esté presente de algún modo en forma de una fase separada en una cantidad suficiente como para conseguir la función de absorción, de forma que las propiedades absorbentes de las composiciones según esa patente sean esencialmente las mismas que aquellas del itrio puro. Esta característica también se puede atribuir al hecho de que con muchos de los metales relacionadas en la patente (circonio, titanio, niobio, hafnio, molibdeno, tántalo, tungsteno y vanadio) el itrio no forma compuestos ni aleaciones, mientras con otros metales (aluminio, berilio, cobalto, cobre, hierro, magnesio, níquel, manganeso y cinc) el itrio únicamente forma compuestos intermetálicos pero no aleaciones (véase el libro "constitución de aleaciones binarias", suplemento primero, editado por R.P. Elliot, McGraw-Hill, 1965) y las cantidades indicadas de itrio sin embargo son tales que en la composición este elemento se asegura que esté en exceso con respecto a la cantidad que se puede unir en forma de compuestos intermetálicos, por lo que por lo menos una parte del mismo permanece en forma de metal puro. Finalmente, la solicitud de patente WO 03/029502 expone composiciones de itrio y vanadio y de itrio y estaño que son ricas en itrio, también en este caso las propiedades de sorción del hidrógeno del material son esencialmente aquellas del itrio puro. La función de los metales añadidos al itrio en estos dos últimos documentos es principalmente aquella de mejorar la sorción de hidrógeno por el absorbente.

Los materiales absorbentes no evaporables (NEG) presentan un comportamiento de sorción con respecto al hidrógeno diferente que con respecto a otros gases. Mientras para la mayor parte de los gases la sorción química por estas aleaciones es irreversible, la sorción de hidrógeno por los materiales absorbentes no evaporables (NEG) es un proceso de equilibrio reversible como una función de la temperatura: el hidrógeno es eficazmente sorbido a temperaturas relativamente bajas (por debajo de 200-400ºC, según la composición química del material), pero se libera a temperaturas más altas. Las características de equilibrio de estos materiales en la sorción de hidrógeno generalmente están representadas gráficamente por medio de curvas que proporcionan, a temperaturas diferentes, la presión de equilibrio del hidrógeno sobre la aleación como una función de la concentración de hidrógeno en el material absorbente no evaporable (NEG).

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Otra características de los materiales absorbentes no evaporables (NEG) es que, a fin de conseguir su función, generalmente requieren un tratamiento de activación térmica inicial a temperaturas que pueden variar desde aproximadamente 300ºC hasta aproximadamente 900ºC durante la composición del material.

Características ventajosas de un material absorbente no evaporable (NEG) que se vaya a emplear para la sorción de hidrógeno son una baja presión de equilibrio de hidrógeno y una baja temperatura de activación.

Entre los materiales absorbentes no evaporables (NEG) anteriormente citados, aquellos con las mejores características de sorción de hidrógeno (bajas presiones de equilibrio) son las aleaciones de circonio y aluminio, las aleaciones de circonio, cobalto y tierras raras y el itrio. Entre estos materiales las aleaciones de circonio y aluminio tienen una alta temperatura de activación: a fin de llevar a cabo una buena activación de estas aleaciones en un tiempo no excesivamente largo es necesario activarlas a temperaturas superiores a 700ºC; esta característica no las hace adecuadas para aplicación alguna, tales como por ejemplo cuando la cámara que se tiene que mantener libre de hidrógeno tiene paredes de cristal, por ejemplo termos o algunas lámparas. El itrio y las composiciones de la patente GB 1,248,184 (las cuales, como se ha visto antes en este documento, son funcionalmente las mismas que el itrio puro) únicamente trabajan bien si se mantienen a temperaturas relativamente altas, de más de aproximadamente 600ºC. Las aleaciones de circonio, cobalto y tierras raras requieren temperaturas más bajas de activación y de funcionamiento, pero tienen propiedades peores de sorción de hidrógeno (particularmente la presión de equilibrio) que aquellas del itrio.

La publicación de patente internacional WO 01/92590 expone aleaciones absorbentes que comprenden 60-85% de circonio, 2-20% de vanadio, 0,5-10% de hierro, 2,5-30% de manganeso y 1-6% de uno o más elementos elegidos entre itrio, lantano o tierras raras (todos los porcentajes en peso). Las aleaciones enseñadas en ese documento anterior pueden contener por lo tanto como máximo un 6% de itrio y se ha verificado experimentalmente que esas aleaciones no tienen propiedades de sorción de hidrógeno suficientemente buenas en algunos usos prácticos; en particular esas aleaciones tienen una presión de equilibrio de hidrógeno relativamente alta.

El objeto de la presente invención es proporcionar, para la sorción de hidrógeno, la utilización de aleaciones absorbentes no evaporables. En particular, el objeto de la presente invención es aquél de utilizar aleaciones absorbentes que presentan una combinación de características de presión de equilibrio de hidrógeno y de temperatura de activación la cual es mejor comparada con los materiales absorbentes no evaporables (NEG) conocidos.

Según la presente invención este objeto se consigue a través de la utilización de aleaciones absorbentes no evaporables que comprenden, en peso, desde el 50% hasta el 80% de circonio, desde el 10% hasta el 20% de itrio y desde el 5% al 40% de uno o más elementos elegidos entre aluminio, hierro, cromo, manganeso y vanadio o mezclas de estos elementos.

La invención se describirá en lo que sigue a continuación con referencia a los dibujos en los cuales:

- la figura 1 muestra un diagrama ternario en el cual se representa la gama de composiciones posibles de las aleaciones de materiales absorbentes no evaporables (NEG) según la invención;

- las figuras 2a-2d muestran algunas posibles formas de realización de dispositivos absorbentes no evaporables fabricados utilizando las aleaciones de la invención;

- las figuras 3 y 4 muestran espectros de rayos X de dos aleaciones preferidas de la invención;

- las figuras 5, 6 y 7 representan gráficos que muestran las características de sorción de hidrógeno de algunas aleaciones de la invención y de algunas aleaciones de comparación.

Las aleaciones que se van a utilizar según la invención son aquellas cuya composición, expresada en porcentaje en peso es del 50-80% de Zr, 10-20% de Y, el restante 5-40% de M, en donde M se selecciona entre Al, Fe, Cr, Mn, V o mezclas de estos elementos, y cuando se representan en un diagrama ternario de porcentaje en peso, cae dentro del polígono definido por los puntos:

a)

Zr 50% - Y 10% - M 40%

b)

Zr 50% - Y 20% - M 30%

c)

Zr 75% - Y 20% - M 5%

d)

Zr 80% - Y 15% - M 5%

e)

Zr 80% - Y 10% - M 10%.

Una primera aleación preferida de la invención es aquella de una composición en porcentaje en peso del 69% de Zr - 10% de Y - 21% de Fe, representada por el punto g en la figura 1; una segunda aleación preferida de la invención es aquella que tiene una composición en porcentaje en peso del 61% de Zr - 20% de Y - 19% de Fe, representada por el punto h en la figura 1.

Las aleaciones de la invención se pueden preparar fundiéndolas en un horno, a partir de piezas o polvos de los metales componentes, tomados en las relaciones mutuas correspondientes a la composición final deseada. Se prefieren las técnicas de la fusión por arco bajo un gas inerte, por ejemplo con una presión de 3 x 10^{4} Pascal (Pa) de argón; o en un horno de inducción, bajo vacío o gas inerte. Sin embargo es posible adoptar otras técnicas las cuales son comunes en el campo metalúrgico para la preparación de aleaciones. La fusión requiere temperaturas superiores a aproximadamente 1000ºC.

A diferencia de las composiciones de la patente GB 1,248,184 y la solicitud WO 03/029502 anteriormente descritas, en las que el itrio está presente como una fase separada, mezclado sólo mecánicamente con los otros componentes, los materiales de la invención son realmente aleaciones verdaderas como se representa mediante el espectro de difracción por rayos X de las figuras 3 y 4, expuestas en lo que sigue a continuación con referencia a los ejemplos.

Para la producción de dispositivos absorbentes que utilicen las aleaciones de la invención, ya sean éstos en forma de pastillas de material absorbente sólo, ya sea fabricados con este último tanto sobre un soporte como en un recipiente, se prefieren utilizar las aleaciones en forma de polvo, con un tamaño de la partícula generalmente inferior a 250 micrómetros (\mum) y preferiblemente comprendido entre 40 y 125 \mum. Tamaños mayores de partículas resultan en una reducción excesiva de la superficie específica (área de la superficie por unidad de peso) del material, con la consiguiente reducción de las propiedades de sorción del gas en particular a temperaturas inferiores a aproximadamente 200ºC; aunque su utilización es posible y requerida en algunas aplicaciones, tamaños de partícula inferiores a 40 \mum dan lugar a problemas en las etapas de fabricación de los dispositivos absorbentes.

Las formas en las cuales se pueden preparar los dispositivos absorbentes utilizando las aleaciones de la invención son muy variadas, comprendiendo pastillas formadas de polvos de aleaciones absorbentes tanto solas como en un soporte metálico. En ambos casos, los polvos se pueden compactar tanto mediante compresión como por sinterización. Las pastillas de polvos comprimidos únicamente se pueden aplicar por ejemplo en el aislamiento térmico de termos. Cuando los polvos están soportados, generalmente se utiliza como el material de soporte aleaciones de acero y níquel o aleaciones a partir de níquel. El soporte meramente puede estar en forma de una tira sobre la superficie de la cual los polvos de la aleación se hace que se adhieran tanto por laminado en frío como por sinterización después de la deposición por medio de diversas técnicas; los dispositivos absorbentes obtenidos a partir de tales tiras se utilizan en lámparas. El soporte también puede estar formado como un recipiente real, provisto de las formas más diversas, en el cual los polvos generalmente se introducen por compresión o incluso sin compresión en algunos dispositivos que el recipiente tenga provisto de un septo poroso, permeable al flujo de gas pero capaz de retener polvos. Algunas de estas posibilidades se ilustran en las figuras 2a-2d: la figura 2a muestra una pastilla 20 fabricada de polvos comprimidos únicamente de aleación de materiales absorbentes no evaporables (NEG); la figura 2b muestra un dispositivo de materiales absorbentes no evaporables (NEG) 30 formado de una tira metálica 31 sobre la cual están presentes polvos 32 de una aleación de materiales absorbentes no evaporables (NEG); la figura 2c muestra en sección transversal un dispositivo de materiales absorbentes no evaporables (NEG) 40 formado de un recipiente metálico 41 con un orificio superior 42 provisto en el interior del mismo de polvos de aleación de materiales absorbentes no evaporables (NEG) 43; y la figura 2d muestra en sección transversal un dispositivo de materiales absorbentes no evaporables (NEG) 50 que consiste en un recipiente metálico 51 provisto en su interior de polvos de aleación de materiales absorbentes no evaporables (NEG) 52 con un orificio superior cerrado por un septo poroso 53.

Las aleaciones de materiales absorbentes no evaporables (NEG) de la invención se pueden activar por medio de tratamientos tanto de unos pocos minutos a 500ºC como a aproximadamente 300ºC durante una o dos horas, las cuales son condiciones más suaves que aquellas típicamente requeridas por las aleaciones de circonio y aluminio (temperaturas de aproximadamente 800-900ºC); además muestran buenas propiedades de sorción de hidrógeno a temperaturas inferiores a aquellas requeridas por la utilización de itrio o composiciones de la técnica anterior que contengan este elemento.

La invención se ilustrará adicionalmente mediante los siguientes ejemplos. Estos ejemplos no limitativos describen algunas formas de realización pensadas para enseñar a aquellos expertos en la técnica cómo poner en práctica la invención y para representar el mejor modo considerado de llevar a cabo la invención.

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Ejemplo 1

Este ejemplo describe la preparación de diversas aleaciones de la invención.

Una serie de aleaciones se producen empezando a partir de los elementos componentes en forma de polvo, pesando los polvos en la relación deseada como se proporciona en la siguiente tabla, que relaciona los pesos en gramos para cada elemento y la naturaleza del elemento M para las diferentes muestras:

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TABLA 1

1

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Los polvos se mezclan y se vierten en un crisol de cobre refrigerado por agua de un horno de arco eléctrico bajo una atmósfera de 3 x 10^{4} Pa de argón (la técnica denominada "tierra fría"). La temperatura alcanzada por la mezcla durante la fusión es de aproximadamente 2000ºC, temperatura que se mantiene durante aproximadamente 5 minutos. Puesto que la preparación tiene lugar bajo condiciones de un elevado gradiente térmico, a fin de mejorar la homogeneidad de la aleación cualquier fundido del lingote se repite cuatro veces. Los lingotes obtenidos por refrigeración después de la cuarta fusión se muelen y el polvo resultante se criba finalmente, extrayendo la fracción con un tamaño de partícula comprendido entre 40 y 105 \mum.

Las composiciones de las muestras nº 1 y nº 2 corresponden a los puntos g y h, respectivamente, en el diagrama ternario de la figura 1. Una parte de los polvos de estas dos muestras se utilizan para obtener el espectro de difractometría de rayos X ilustrado en las figuras 3 y 4 para las muestras 1 y 2, respectivamente.

El resto de polvos de las muestras 1 y 2 y los polvos de las otras muestras, se utilizan para preparar diversas pastillas para cada muestra, las cuales son utilizadas en las pruebas subsiguientes: las pastillas se obtienen comprimiendo
120 mg de polvos de cada muestra bajo una presión de 2000 kg/cm^{2}.

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Ejemplo 2

(Comparativo)

Este ejemplo se dirige a la preparación de una muestra de una aleación compuesta de circonio, cobalto y misch-metal (misch-metal es una mezcla comercial de lantano y tierras raras); las características y la preparación de esta aleación se describen en la patente US 5,961,750.

Se pesan 80,8 g de circonio, 14,2 gramos de cobalto y 5,0 gramos de misch-metal provisto de una composición de porcentaje en peso aproximado de 50% de cerio; 30% de lantano, 15% de neodimio y el restante 5% de otras tierras raras. El proceso del ejemplo 1 se repite preparando también en este caso un conjunto de pastillas idénticas. Esta muestra será referida como la muestra 10 en lo que sigue a continuación.

Ejemplo 3

(Comparativo)

Este ejemplo se dirige a la preparación de una mezcla provista de la misma composición en porcentaje global en peso de la muestra 1 del ejemplo 1, pero formada de polvos de una aleación de circonio y hierro únicamente con polvos de itrio.

La aleación de circonio y hierro se obtiene como en el ejemplo 1, empezando a partir de 69 g de circonio y 21 g de hierro, ambos en polvo, fundiendo los polvos, permitiendo que se solidifiquen, moliendo el lingote obtenido de ese modo y extrayendo la fracción de tamaño de partículas comprendido entre 40 y 105 \mum mediante cribado. Entonces, 10 g de itrio en polvo provisto del mismo tamaño de partículas se añaden a los polvos obtenidos de ese modo; con esta mezcla de polvos se preparan un conjunto de pastillas idénticas como se describe en el ejemplo 1. Esta muestra será referida como la muestra 11 en lo que sigue a continuación.

Ejemplo 4

Se lleva a cabo una prueba de sorción de hidrógeno en una pastilla de cada una de las muestras 1, 2, 10 y 11. Todas las pastillas se activan a 500ºC durante 10 minutos. Las pruebas de sorción se llevan a cabo según el procedimiento descrito en la norma ASTM F 798-82 con una temperatura de prueba de 400ºC y una presión de hidrógeno de 4 x 10^{3} Pa: estas pruebas se dice que tiene lugar bajo "condiciones dinámicas" porque la cámara de prueba es alimentada con un flujo variable de hidrógeno, regulado por medio de un sistema de retroalimentación, a fin de tener una presión constante de hidrógeno sobre la pastilla que se está probando. Los resultados de estas pruebas se representan gráficamente en la figura 5 como velocidad de sorción, S, medida en centímetros cúbicos de hidrógeno sorbido por segundo y por gramo de aleación (cc/s x g), como una función de la cantidad de hidrógeno sorbido, Q, medida en centímetros cúbicos de gas multiplicado por la presión de sorción (en Pascal) y normalizado por gramo de aleación (cc x Pa/g); la numeración de las curvas corresponde a la numeración de las muestras (se utilizan líneas gruesas para las muestras de la invención, líneas delgadas para las muestras comparativas 10 y 11).

Ejemplo 5

Se mide en la presión de equilibrio de hidrógeno de otra pastilla de la muestra 1 preparada como se ha descrito en el ejemplo 1.

El sistema de medición está formado como una bombilla de cristal, conectada a un aparato de bombeo a través de un purgador de nitrógeno líquido el cual ayuda a mantener una baja presión de fondo durante la prueba; la muestra se calienta desde el exterior de la bombilla mediante radiofrecuencia por medio de una bobina de inducción. Al sistema se le hace el vacío hasta que se alcanza una presión residual de 1 x 10^{-4} Pa. Bajo bombeo la muestra es activada por calor con radiofrecuencia a 700ºC durante una hora. Al final del proceso de activación la muestra es llevada a la temperatura de 600ºC y la bombilla se aísla del aparato de bombeo. Una cantidad medida de hidrógeno es introducida en el interior de la bombilla y se miden las variaciones de la presión por medio de un manómetro de capacitancia; el valor de la presión en el cual el sistema se estabiliza proporciona la presión de equilibrio bajo aquellas condiciones. Un procedimiento de este tipo se repite varias veces mientras cada vez se introduce una cantidad diferente de hidrógeno dentro del sistema. A partir de la medición de las presiones de equilibrio, siendo conocidos el volumen del sistema y el peso de la aleación, se obtiene la concentración de hidrógeno sorbido por la aleación bajo las diferentes condiciones de medición. Los valores de la presión de equilibrio, P, medida en hectopascales (hPa), se representan gráficamente en la figura 6 (curva 1) como una función de la concentración de hidrógeno sorbido, C, medido en centímetros cúbicos de gas multiplicado por la presión de sorción y normalizado por gramo de aleación (cc x Pa/g).

Por comparación, en el gráfico de la figura 6 también se representan dos curvas relativas a la presión de equilibrio de hidrógeno de dos materiales considerados en este campo particularmente adecuados para la sorción de hidrógeno, es decir, una aleación de circonio, cobalto y misch-metal que corresponde a aquella de la muestra 10 (curva 10) y una aleación de circonio y aluminio de la patente US 3,203,901 (curva etiquetada como Zr-Al); las curvas 10 y Zr-Al son partes de líneas obtenidas promediando los datos que resultan de una serie de pruebas experimentales llevadas a cabo en el pasado con dichas aleaciones conocidas en las mismas condiciones como las que se han descrito antes en este documento para la muestra 1.

Ejemplo 6

Una serie de pruebas de sorción de hidrógeno se llevan a cabo en toda las muestras 1 y 3 hasta 11. Esta serie de pruebas se llevan a cabo bajo las denominadas "condiciones estáticas", porque el hidrógeno es alimentado dentro de la cámara de medición en dosificaciones subsiguientes, aislando la cámara entre dos dosificaciones sucesivas, en lugar de continuamente; el sistema de medición y el procedimiento se describen en detalle en el documento "Las propiedades de algunas aleaciones absorbentes a partir de circonio para el almacenaje isótopo y purificación de hidrógeno", C. Boffito y otros, publicado en el Diario de los metales menos comunes (1984), volumen 104, página 149.

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Las pruebas se llevan a cabo en las siguientes condiciones:

- presión inicial de hidrógeno en cada dosificación = 1 x 10^{-1} hPa;

- temperatura absorbente = 400ºC;

- sin activación absorbente.

La salida de estas pruebas son las curvas representadas en la figura 7 proporcionando para cada muestra la velocidad de bombeo de hidrógeno, S (expresada en cc/s), como una función de la cantidad de hidrógeno sorbido, Q (expresada en cc x hPa); la numeración de las curvas corresponde a la numeración de las muestras.

Los resultados de las pruebas experimentales descritas antes se exponen más adelante.

Los difractogramas representados en las figuras 3 y 4 se refieren a aleaciones Zr-Y-Fe que contienen un 10% y un 20% en peso de itrio, respectivamente; los difractogramas representan la intensidad de los picos (I, en unidades arbitrarias u.a.) como una función del ángulo de reflexión (2 \theta); las líneas verticales representan en el espectro, en los ángulos 2 \theta de aproximadamente 28,3º, 31,2º, 32,3º y 42,6º, respectivamente, representan las posiciones y las intensidades relativas de los picos de itrio puro. Los picos principales en ambos difractogramas no coinciden con aquellos del itrio; además, en el caso de la aleación que contiene un 10% en peso de itrio, esencialmente no existen picos en las posiciones que corresponden a aquellas del itrio puro, confirmando por lo tanto que en este caso el itrio está presente completamente aleado con el circonio y el hierro, mientras en el caso de la composición con un 20% de itrio, se observan "resaltes" en relación con los picos principales que pueden ser atribuidos al itrio.

El gráfico de la figura 5 confirma que las aleaciones de la invención tienen propiedades de sorción de hidrógeno por lo menos iguales a aquellas de una aleación de circonio, cobalto y misch-metal de la técnica anterior, la cual se considera particularmente adecuada para la sorción de este gas; además las aleaciones de la invención son claramente superiores en la sorción de hidrógeno con respecto a la mezcla entre una aleación de Zr-Fe e itrio puro del ejemplo 3 (curva 11) y esto confirma también que el itrio forma una aleación real verdadera en las composiciones de la invención (particularmente significativa es la comparación de las propiedades de sorción de hidrógeno de las muestras 1 y 11, siendo las composiciones de estas dos muestras nominalmente idénticas).

El gráfico de la figura 7 proporciona resultados similares: todas las composiciones de la invención (curvas 1 y 3 hasta 9) muestran propiedades de sorción de hidrógeno que son mejores que aquellas de una aleación del ejemplo 2 (curva 10), ampliamente utilizada en el campo de la sorción de hidrógeno, así como de la mezcla del ejemplo 3 (curva 11).

Finalmente, la curva 1 en la figura 6 muestra la tendencia de la variación de la presión de equilibrio de hidrógeno de una pastilla de la muestra 1, comparada con gráficos similares para aleaciones conocidas ampliamente utilizadas en el campo de la sorción de hidrógeno. Otra vez, este gráfico muestra que una aleación de la invención, a la misma temperatura de activación (700ºC) y temperatura de prueba (600º) muestra una presión de equilibrio de hidrógeno la cual es netamente inferior, en aproximadamente un orden de magnitud, con respecto a las aleaciones de la comparación.

Las aleaciones de la invención tienen valores de la presión de equilibrio de hidrógeno, así como temperaturas de activación y de funcionamiento, inferiores a aquellos de las aleaciones conocidas. Y, al mismo tiempo, las aleaciones de la invención tienen temperaturas de activación y de funcionamiento inferiores que las del itrio; esto puede ser debido al hecho de que, a diferencia de los materiales de la técnica anterior, en este caso el itrio forma realmente aleaciones verdaderas con los otros elementos que están presentes.

Claims (11)

1. Utilización, para la sorción de hidrógeno, de aleaciones absorbentes no evaporables cuya composición, expresada en porcentaje en peso, es 50-80% de Zr, 10-20% de Y, el restante 5-40% de M, en donde M se selecciona entre Al, Fe, Cr, Mn, V o mezclas de estos elementos y cuando se representan en un diagrama ternario del porcentaje en peso, cae dentro de un polígono definido por los siguientes puntos:

a)

Zr 50% - Y 10% - M 40%

b)

Zr 50% - Y 20% - M 30%

c)

Zr 75% - Y 20% - M 5%

d)

Zr 80% - Y 15% - M 5%

e)

Zr 80% - Y 10% - M 10%.

2. Utilización según la reivindicación 1 de aleaciones en donde M es hierro.

3. Utilización según la reivindicación 2 de una aleación de composición en peso del 69% de Zr - 10% de Y - 21% de Fe.

4. Utilización según la reivindicación 2 de una aleación de composición en peso del 61% de Zr - 20% de Y - 19% de Fe.

5. Utilización según la reivindicación 2 de una aleación de composición en peso del 65% de Zr - 15% de Y - 20% de Fe.

6. Utilización, para la sorción de hidrógeno, de dispositivos absorbentes que comprenden una aleación según la reivindicación 1 en forma de polvos con un tamaño de partícula inferior a 250 \mum.

7. Utilización según la reivindicación 6 en la que dichos polvos tienen un tamaño de partículas comprendido entre 40 y 125 \mum.

8. Utilización según la reivindicación 6 de un dispositivo (20) que consiste en una pastilla de polvos comprimidos únicamente de la aleación absorbente.

9. Utilización según la reivindicación 6 de un dispositivo (30) que consiste en polvos (32) de una aleación absorbente soportada en una tira metálica (31) y que se hace que se adhiera a dicha tira mediante laminación en frío o deposición seguida por sinterización.

10. Utilización según la reivindicación 6 de un dispositivo (40) que consiste en un recipiente (41) con un orificio superior (42) en el interior del cual existen polvos de aleación absorbente (43).

11. Utilización según la reivindicación 6 de un dispositivo (50) que consiste en un recipiente (51) en el interior del cual existen polvos de aleación absorbente (52) y provisto de un orificio superior cerrado por un septo poroso (53).