MATERIALES DE ALMACENAMIENTO DE HIDROGENO QUE TIENEN EXCELENTE CINÉTICA, CAPACIDAD Y ESTABILIDAD DE CICLO Campo de la Invención La presente invención se relaciona a aleaciones de almacenamiento de hidrógeno utilizadas para el almacenamiento reversible de hidrógeno. Más particularmente, la presente invención se relaciona a aleaciones de almacenamiento de hidrógeno que tienen cinética de absorción y desorción excelente . Antecedentes El almacenamiento de hidrógeno es una tecnología crítica para una amplia variedad de aplicaciones, algunas de las más prevalentes que son celdas de combustible, generación de potencia portátil y motores de combustión de hidrógeno. Tales aplicaciones se beneficiarían sustancialmente de las aleaciones de almacenamiento de hidrógeno capaces de absorber y desorber cantidades más altas de hidrógeno como son comparadas a las aleaciones de almacenamiento de hidrógeno comercialmente disponibles hoy en día. Las aleaciones de almacenamiento de hidrógeno que tienen las características de absorción y desorción de hidrógeno de la presente invención beneficiarán tales aplicaciones al proporcionar vida y/o gama de operación más larga sobre una carga sola para generadores de potencia de hidrógeno, celdas de combustible y motores de combustión interna de hidrógeno .
En el pasado ha sido dada atención considerable al uso de hidrógeno como un combustible o suplemento de combustible. Mientras que las reservas de petróleo del mundo están siendo agotadas rápidamente, el suministro de hidrógeno permanece virtualmente ilimitado. El hidrógeno se puede producir de hulla, gas natural y otros hidrocarburos o formado mediante la electrólisis de agua. Por otra parte el hidrógeno se puede producir sin el uso de combustibles fósiles, tal como mediante la electrólisis de agua utilizando energía nuclear o solar. Además, el hidrógeno, aunque actualmente más costoso que el petróleo, es un combustible relativamente bajo en costo. El hidrógeno tiene la densidad más alta de energía por peso unitario de cualquier combustible químico y esencialmente no es contaminante puesto que el subproducto principal de quemado de hidrógeno es agua. Mientras que el hidrógeno tiene aplicación potencial amplia como un combustible, una mayor desventaja en su utilización, especialmente en usos móviles tal como la propulsión de vehículos, ha sido la falta del medio de almacenamiento de hidrógeno de peso ligero aceptable. Convencionalmente, el hidrógeno ha sido almacenado en un recipiente resistente a presión bajo una presión alta o almacenado como un líquido criogénico, que se enfría a una temperatura extremadamente baja. El almacenamiento del hidrógeno como un gas comprimido involucra el uso de recipientes grandes y pesados. En un recipiente o tanque de acero de diseño común sólo aproximadamente el 1% del peso total está comprendido de gas de hidrógeno cuando se almacena en el tanque en una presión típica de 136 atmósferas. A fin de obtener cantidades equivalentes de energía, un contenedor de gas de hidrógeno pesa aproximadamente treinta veces el peso de un contenedor de gasolina. Adicionalmente, la transferencia es muy difícil, puesto que el hidrógeno se almacena en un contenedor de tamaño grande. Además, el almacenamiento como un líquido presenta un serio problema de seguridad cuando se utiliza como un combustible para vehículos automotores puesto que el hidrógeno es extremadamente flamable. El hidrógeno líquido también se debe mantener extremadamente frío, abajo de -253°C, y es altamente volátil si se derrama. Por otra parte, el hidrógeno líquido es costoso para producir y la energía necesaria para el proceso de licuación es una fracción mayor de la energía que se puede generar al quemar el hidrógeno. Alternativamente, ciertos metales y aleaciones han sido conocidos que permiten el almacenamiento y liberación reversible de hidrógeno. En esta consideración, han sido considerados como un material de almacenamiento de hidrógeno superior, debido a su eficiencia de almacenamiento de hidrógeno alta. El almacenamiento de hidrógeno como un hidruro sólido puede proporcionar una densidad de almacenamiento volumétrica mayor que el almacenamiento como un gas comprimido o un líquido en tanques de presión. También, el almacenamiento de hidrógeno en un hidruro sólido presenta algunos problemas de seguridad que aquellos causados por el hidrógeno almacenado en contenedores como un gas o un líquido. El sistema de metal o aleación de fase sólida puede almacenar grandes cantidades de hidrógeno al absorber hidrógeno con una densidad alta y al formar un hidruro de metal bajo una temperatura/presión específica o condiciones electroquímicas, y el hidrógeno se puede liberar al cambiar estas condiciones. Los sistemas de hidruro de metal tienen la ventaja de almacenar hidrógeno de alta densidad por largos períodos de tiempo, puesto que se forman mediante la inserción de átomos de hidrógeno a la red de cristal de un metal. Un material de almacenamiento de hidrógeno deseable puede tener una capacidad de almacenamiento alta relativa al peso del material, una temperatura/presión de desorción adecuada, buena cinética, buena reversibilidad, resistencia al envenenamiento por contaminantes que incluyen aquellos presentes en el gas de hidrógeno, y ser de un costo relativamente bajo. Si el material no logra poseer ninguna de estas características no será aceptable para utilización comercial a gran escala. La capacidad de almacenamiento de hidrógeno por peso unitario del material es una consideración importante en muchas aplicaciones, particularmente donde el hidruro no permanece estacionario. Una capacidad de almacenamiento de hidrógeno baja relativa al peso del material reduce el millaje y por consiguiente el alcance de un vehículo abastecido de hidrógeno que hace del uso de tales materiales. Es deseable una temperatura de desorción baja para reducir la cantidad de energía requerida para liberar el hidrógeno. Además, una temperatura de desorción relativamente baja para liberar el hidrógeno almacenado es necesaria para la utilización eficiente del calor de escape disponible de vehículos, maquinaria, celdas de combustible u otro equipo similar. Se necesita buena reversibilidad para permitir al material de almacenamiento de hidrógeno que sea capaz de ciclos de absorción-desorción repetidos sin la pérdida significante de sus capacidades de almacenamiento de hidrógeno. Es necesaria la buena cinética para permitir al hidrógeno que sea absorbido o desorbido en un período relativamente corto de tiempo. La resistencia a contaminantes a los cuales el material puede ser sometido durante la fabricación y utilización es requerida para prevenir una degradación de desempeño aceptable. Los materiales de almacenamiento de hidrógeno de la técnica previa incluyen una variedad de materiales metálicos para almacenamiento de hidrógeno, por ejemplo, Mg, sistemas de aleación de Mg-Ni, Mg-Cu, Ti-Fe, Ti-Mn, Ti-Ni, M -Ni y Mm-Co (en donde, Mm es metal Misch, el cual es un metal de tierra rara o combinación/ aleación de metales de tierra rara) . Ninguno de estos materiales de la técnica previa, sin embargo, han tenido todas las propiedades requeridas para un medio de almacenamiento con utilización comercial difundida. De estos materiales, los sistemas de aleación de Mg pueden almacenar cantidades relativamente grandes de hidrógeno por peso unitario del material almacenado. Sin embargo, la energía de calor se debe suministrar para liberar el hidrógeno almacenado en la aleación, debido a su presión de equilibrio de disociación de hidrógeno baja a temperatura ambiente. Por otra parte, la liberación del hidrógeno, se puede hacer, solamente en una temperatura alta de arriba de 250 °C conjuntamente con el consumo de grandes" cantidades de energía. Las aleaciones de tierra rara (metal Misch) tienen sus propios problemas. Aunque típicamente pueden absorber y liberar eficientemente hidrógeno a temperatura ambiente, basado en el hecho de que tiene una presión de equilibrio de disociación de hidrógeno en el orden de varias atmósferas a temperatura ambiente, su capacidad de almacenamiento de hidrógeno por peso unitario es solo aproximadamente 1.2 por ciento en peso. El sistema de aleación de Ti-Fe que ha sido considerado como un material típico y superior de los sistemas de aleación de titanio, tiene las ventajas de que no es costoso relativamente y la presión de equilibrio de disociación de hidrógeno es de varias atmósferas a temperatura ambiente. Sin embargo, puesto que requiere una temperatura alta de aproximadamente 350°C y una presión alta de arriba de 30 atmósferas para la hidrogenación inicial, el sistema de aleación proporciona una proporción de absorción/desorción de hidrógeno relativamente baja. También, tiene un problema de histéresis el cual obstaculiza la liberación completa de hidrógeno almacenado en el mismo. Las aleaciones de almacenamiento de hidrógeno tienen varias estructuras de cristal que desempeñan una función importante en la habilidad de las aleaciones para absorber y desabsorber hidrógeno. Algunas de las estructuras de cristal incluyen la fase cúbica centrada en el cuerpo (BCC) , cúbica centrada en la cara (FCC), Laves de C-14. Las aleaciones de almacenamiento de hidrógeno también pueden cambiar la estructura de metal en la absorción/desorción de hidrógeno. La estructura de cristal de las aleaciones de almacenamiento de hidrógeno de fase BCC, en la absorción del hidrógeno, pueden cambiar a una estructura de cristal FCC. Cuando este cambio en la estructura de cristal ocurre, el exceso de energía (calor) se puede necesitar para absorber el hidrógeno almacenado dentro de la aleación. El reciclado reducido también se puede realizar debido a la degradación de la aleación resultante de los cambios en la estructura de cristal. Otra desventaja del cambio en la estructura de cristal es que la estructura no se revierte otra vez completamente a una estructura de cristal BCC en la desorción de hidrógeno. En la desorción de hidrógeno, la aleación tiene una combinación de estructura de cristal BCC/FCC. Esto afecta adversamente las propiedades de almacenamiento de hidrógeno de la aleación, debido a todos los beneficios que tiene una aleación BCC no serán realizados. Aunque la estructura de cristal BCC original se puede almacenar al calentar la aleación, no es práctico para la mayor parte de los sistemas que utilizan aleaciones BCC debido a su diseño de temperatura baja. Las aleaciones BCC se utilizan ampliamente para el almacenamiento de hidrógeno y han sido el objetivo de múltiples patentes. Iba y colaboradores, (patente norteamericana No. 5,968,291) divulga las aleaciones de almacenamiento de hidrógeno de fase BCC de base de Ti-V que comprenden dos soluciones sólidas que tienen una estructura periódica formada mediante la descomposición espinodal. Mientras que las aleaciones divulgadas de Iba y colaboradores son capaces para lograr las capacidades de almacenamiento de hidrógeno de aproximadamente 3.5 por ciento en peso de hidrógeno, son capaces solamente para lograr aproximadamente 2. O por ciento en peso de almacenamiento de hidrógeno reversible, que puede hacerlos inadecuados para muchas aplicaciones. Por ejemplo, en aplicaciones a vehículos, las aleaciones que tienen una capacidad de almacenamiento de hidrógeno reversible baja afectan adversamente la proporción del vehículo o requiere peso adicional y consideraciones espaciales para el almacenamiento de hidruro de metal a bordo para obtener requerimientos de proporción máxima. También es tal el caso en aplicaciones de potencia portable. Sapru y colaboradores divulgan las aleaciones de almacenamiento de hidrógeno de fase BCC capaces de absorber 4.0 por ciento en peso de hidrógeno mientras que son capaces de absorber hasta 2.8 por ciento en peso. Sin embargo, Sapru y colaboradores solamente es capaz de obtener estas características de almacenamiento de hidrógeno en temperaturas de 150°C. Las aleaciones divulgadas por Sapru y colaboradores son de base de Ti-V con adición de varios elementos modificadores que mejoran la reversibilidad de las aleaciones de almacenamiento de hidrógeno. Mientras que las aleaciones divulgadas de Sapru y colaboradores han demostrado excelentes propiedades de absorción/desorción de hidrógeno en temperaturas hasta de 150°C, hay todavía una necesidad para mejorar tales propiedades en temperaturas más bajas. La habilidad para operar a temperaturas más bajas proporcionará muchas oportunidades adicionales para el hidrógeno para ser el combustible de selección para una amplia variedad de aplicaciones . Otro problema con las aleaciones de BCC de la técnica previa es que mientras que ellos puedan tener inicial ente una capacidad de almacenamiento de hidrógeno buena, estas aleaciones tienen estabilidad muy pobre. En el ciclo incrementado, la estabilidad pobre de las aleaciones de almacenamiento de hidrógeno BCC causa una significante reducción en la capacidad de almacenamiento de hidrógeno de' las aleaciones, que ha dado por resultado aleaciones BCC si se reconocen para una amplia variedad de aplicaciones de almacenamiento de hidrógeno. Bajo las circunstancias, se han hecho una variedad de procedimientos para resolver los problemas de la técnica previa y para desarrollar un material mejorado el cual tiene una eficiencia de almacenamiento de hidrógeno alta con excelente reversibilidad, una presión de equilibrio disociación de hidrógeno apropiada, una proporción de absorción/desorción alta, y estabilidad de fase excelente que da por resultado una vida de ciclo incrementada. Al hacer tales mejoras en las aleaciones de almacenamiento de hidrógeno, el hidrógeno. Breve Descripción de la Invención La presente invención divulga una aleación de almacenamiento de hidrógeno que absorbe por lo menos 80% de su capacidad de almacenamiento de hidrógeno dentro de 180 segundos, desorbe por lo menos 80% de su capacidad de almacenamiento de hidrógeno total dentro de 180 segundos, y almacena reversiblemente por lo menos 2.2 por ciento en peso de hidrógeno a temperaturas de hasta 110°C. La aleación de almacenamiento de hidrógeno también puede absorber por lo menos 80% de su capacidad de almacenamiento de hidrógeno dentro de 30 segundos y desorber por lo menos 80% de su capacidad de almacenamiento de hidrógeno total dentro de 90 segundos a temperaturas de hasta 110°C. Por lo menos 85% de la aleación de almacenamiento de hidrógeno se revierte a una estructura de cristal BCC o BCT de una estructura de cristal FCC en la desorción de hidrógeno de la aleación del almacenamiento de hidrógeno . La constante de red de la aleación de almacenamiento de hidrógeno está en el intervalo de 3.015 a 3.045 angstro s . Para aplicaciones de presión alta, la constante de red de la aleación de almacenamiento de hidrógeno está preferiblemente en el intervalo de 3.015 a 3.028 angstroms. Para aplicaciones de presión baja, la constante de red de la aleación de almacenamiento de hidrógeno está en el intervalo de 3.028 a 3.045 angstroms. La superficie de la aleación de almacenamiento de hidrógeno puede estar libre sustancialmente de cualquiera de los óxidos. La aleación del almacenamiento de hidrógeno pede tener una vida de ciclo mayor que 700 ciclos. La aleación de almacenamiento de hidrógeno reversiblemente almacena hasta 2.83 por ciento en peso de hidrógeno a 92 °C y hasta 3.01 por ciento en peso de hidrógeno a 110°C. La aleación de almacenamiento de hidrógeno comprende 8.0 a 45 por ciento atómico de titanio, 5.0 a 75 por ciento atómico de vanadio, y 10 a 65 por ciento atómico de cromo. La aleación de almacenamiento de hidrógeno puede además comprender uno o más elementos modificadores seleccionados de níquel, manganeso, molibdeno, aluminio, hierro, silicio, magnesio, rutenio o cobalto, en donde los elementos modificadores están presentes en una cantidad mayor que 0 hasta 16 por ciento atómico. La aleación de almacenamiento de hidrógeno puede tener una estructura BCC de fase individual, que se puede formar al enfriar una proporción de enfriado rápido en el intervalo de 102 a 103 °C/segundo. La presente invención también divulgó un proceso para producir una aleación de almacenamiento de hidrógeno, el proceso que comprende 1) formar una aleación de almacenamiento de hidrógeno que tiene dos o más elementos, 2) recocer la aleación de almacenamiento de hidrógeno para formar una estructura BCC de fase sustancialmente individual, 3) enfriar rápido la aleación de almacenamiento de hidrógeno recocida en una proporción de enfriamiento en el intervalo de 102 a 103 °C/ segundo, e 4) inhibir la formación de óxido sobre la superficie de aleación de almacenamiento de hidrógeno durante el enfriado rápido y/o remoción de óxidos de la superficie de la aleación de almacenamiento de hidrógeno después del enfriado rápido. La aleación de almacenamiento de hidrógeno se puede formar por la vía de técnicas de fusión por arco, fusión de inducción de pared fría, o fusión por levitación. La aleación de almacenamiento de hidrógeno se puede recocer en una temperatura en el intervalo de 1350°C a 1450°C y se puede enfriar rápido en argón líquido, nitrógeno líquido o agua. Los óxidos sobre la superficie de la aleación de almacenamiento de hidrógeno se pueden remover por la vía de grabado o esmerilado mecánico. Breve Descripción de los Dibujos La Figura 1, es una gráfica de la PCT de una aleación de contenido de vanadio medio de acuerdo con la presente invención que muestra el cambio de la estructura de cristal conforme el hidrógeno es absorbido y desorbido de la aleación. La Figura 2 muestra la estabilidad de ciclo para la aleación de contenido de vanadio bajo de acuerdo con la presente invención. La Figura 3 es una gráfica que compara las estabilidades de ciclo para una aleación de contenido de vanadio medio y una aleación de contenido de vanadio bajo de acuerdo con la presente invención. La Figura 4 es una gráfica que muestra la relación entre las capacidades de almacenamiento de hidrógeno reversible a 90°C y la constante de red para las aleaciones de almacenamiento de hidrógeno de acuerdo con la presente invención. La Figura 5, es una gráfica que muestra la relación entre la presión de equilibrio a 1.5% de almacenamiento y la constante de red para la aleación almacenamiento de hidrógeno de acuerdo con la presente invención. La Figura 6, es un análisis de difracción de rayos X de las aleaciones de almacenamiento de hidrógeno de acuerdo con la presente invención producido por los diferentes métodos de fusión. La Figura 7, es una gráfica de la PCT de las aleaciones de almacenamiento de hidrógeno de acuerdo con la presente invención producidas por diferentes métodos de fusión. La Figura 8, es una representación esquemática de un aparato para recocer/enfriar rápido las aleaciones de la presente invención. La Figura 9, muestra las micrografías de electrones de exploración de las aleaciones de almacenamiento de hidrógeno de acuerdo con la presente invención producidas con las diferentes temperaturas de recocido. La Figura 10, es un análisis de difracción de rayos X de las aleaciones de almacenamiento de hidrógeno de acuerdo con la presente invención producidas con las proporciones de enfriado rápido post recocido. La Figura 11, es una gráfica de la PCT de aleaciones de almacenamiento de hidrógeno de acuerdo con la presente invención producida con diferentes proporciones de enfriado rápido post recocido. La Figura 12, muestra la proporción de absorción/desorción para una aleación de vanadio baja de acuerdo con la presente invención. La Figura 13, muestra la proporción de absorción/desorción para una aleación de vanadio medio de acuerdo con la presente invención. Descripción Detallada de la Invención La presente invención divulga aleaciones de almacenamiento de hidrógeno que tienen generalmente una estructura cúbica centrada en el cuerpo (BCC) de fase individual, aunque más de una fase BCC puede estar presente. Estas aleaciones son capaces de almacenar aproximadamente 4.0% en peso de hidrógeno y suministrar reversiblemente hasta 3.0% en peso de hidrógeno en temperaturas que varían de 90°C y 110°C. Las aleaciones de almacenamiento de hidrógeno también poseen excelente cinética mediante lo cual hasta 80% de la capacidad de almacenamiento de hidrógeno de la aleación de almacenamiento de hidrógeno se puede alcanzar en 30 segundos y 80% de la capacidad de almacenamiento de hidrógeno total se puede desabsorber de la aleación de almacenamiento de hidrógeno en 90 segundos. Las aleaciones de almacenamiento de hidrógeno también tienen excelente estabilidad que se proporciona para una vida de ciclo larga. Las aleaciones de almacenamiento de hidrógeno se pueden componer generalmente de titanio, vanadio y cromo. Las aleaciones generalmente incluyen 8.0 a 45 por ciento atómico de titanio, 5.0 a 75 por ciento atómico de vanadio, y 10 a 65 por ciento de cromo. Las aleaciones de almacenamiento de hidrógeno se clasifican como 1) contenido de vanadio alto, 2) contenido de vanadio bajo, 3) contenido de vanadio medio. Las aleaciones de contenido de vanadio alto exhiben una escritura BCC después de la fusión y enfriamiento. Esta familia de aleaciones, sin embargo, tienen la capacidad reversible más baja como comparadas a las aleaciones de contenido de vanadio bajo y contenido de vanadio medio. Las aleaciones de contenido de vanadio bajo normalmente tienen una fase Laves estable cuando se enfría a temperatura ambiente después de la fusión sin la adición de elementos modificadores. La estructura de cristal BCC de esas aleaciones existen solamente en una ventana de temperatura reducida arriba de 1370°C. Por lo tanto un proceso de recocido/enfriado rápido se puede utilizar para obtener la forma BCC de este material. Aunque al adicionar una cantidad apropiada de elementos modificadores con un método de fusión controlado una estructura BCC limpia se puede obtener directamente de la fusión, todavía se puede recomendar una postrecocido/enfriado rápido. Las aleaciones de contenido de vanadio bajo tienen una vida de ciclo mucho mejor como es comparada a las aleaciones de contenido de vanadio alto y vanadio bajo. Las aleaciones de contenido de vanadio medio tienen una capacidad de almacenamiento reversible mucho mejor como es comparada a las aleaciones de contenido de vanadio alto y contenido de vanadio bajo. Ya que con las aleaciones de contenido de vanadio bajo, las aleaciones de contenido medio se recocen y se enfrían rápido preferiblemente después de la fusión para obtener una estructura BCC. Sin embargo, tales etapas se pueden omitir mediante la fusión de ciertos elementos modificadores en un método de fusión controlado. Las aleaciones de almacenamiento de hidrógeno de la presente invención pueden incluir uno o más elementos modificadores seleccionados de níquel, manganeso, molibdeno, aluminio, hierro, silicio, magnesio, rutenio y cobalto. Tales elementos se pueden incluir en aleación de almacenamiento de hidrógeno del intervalo 0-16 por ciento atómico. Algunos de los elementos modificadores pueden estar también disponibles co o impurezas en el vanadio. El vanadio que contiene tales impurezas es más económico en costo y puede dar por resultado ahorros de costo cuando se producen tales aleaciones. Las aleaciones preferidas de la presente invención se muestran mediante el por ciento atómico en la Tabla 1. Tabla 1
Durante el ciclo de absorción/desorción de las aleaciones de la presente invención, la estructura de cristal de las aleaciones cambia entre la fase BCC y la fase FCC. Mostrado en la Figura 1, está una gráfica de la PCT de una aleación de contenido de vanadio medio 10 (Vc6 Í32.7Cr25.9M 14.8M?o.6) de acuerdo con la presente invención se que muestra el cambio en la estructura de cristal de como el hidrógeno se absorbe y se desabsorbe de la aleación. En las aleaciones de almacenamiento de hidrógeno de fase BCC típicas la estructura de cristal BCC se transforma en una estructura de cristal FCC en la absorción de hidrógeno y la estructura de cristal FCC se convierte en una estructura de cristal FCC más BCC después de la desorción del hidrógeno almacenado. Mientras que las aleaciones de fase FCC para el almacenamiento de hidrógeno, el hidrógeno almacenado no es capaz para ser liberado en temperaturas útiles, por lo tanto la reversibilidad de las aleaciones se afecta adversamente dando por resultado una disminución en el ciclo. Es posible, sin embargo, convertir la estructura de cristal de FCC más BCC otra vez a BCC al calentar la aleación arriba de 300°C, pero esto no es práctico para la mayor parte de las aplicaciones de temperatura baja. Las aleaciones de la presente invención son capaces para pasar por un ciclo una y otra vez entre la estructura de cristal cúbica centrada en el cuerpo (BCC) original (algunas veces combinada con una estructura de cristal tetragonal centrada en el cuerpo (BCT) ) y la estructura de cristal cúbica centrada en la cara (FCC) mientras que no deja sustancialmente residuos de la estructura FCC cuando el hidrógeno almacenado ha sido desabsorbido de la aleación. En la desorción de hidrógeno, las aleaciones de almacenamiento de hidrógeno de la presente invención son capaces para revertirse otra vez a la fase BCC y/o BCT mientras que dejan menos de 15% de la aleación de la fase FCC. Preferentemente, las aleaciones de almacenamiento de hidrógeno de la presente invención son capaces para revertirse otra vez a la fase BCC y/o BCT mientras que deja menos de 10% de la aleación en la fase FCC. Mucho más preferentemente, las aleaciones de almacenamiento de hidrógeno de la presente invención son capaces de revertirse otra vez a la fase BCC y/o CBT mientras que deja menos que 5% de la aleación de la fase FCC. La habilidad de las aleaciones de almacenamiento de hidrógeno de la presente invención para pasarse por un ciclo una y otra vez entre las estructuras de cristal de BCC/BCT y FCC permite a las aleaciones de la presente invención lograr vida de ciclo incrementada mientras que no se desee se ha relacionado por la teoría, los presentes inventores creen que la inclusión de los elementos modificadores a través de los principios de la ingeniería atómica ha dado por resultado en vida de ciclo incrementada de las aleaciones al interrumpir la transformación de la estructura de cristal FCC a una estructura de cristal BCC/BCT en la desorción del hidrógeno de la aleación del almacenamiento de hidrógeno. Los elementos modificadores son capaces de estabilizar la estructura de cristal BCC/BCT al dar la estructura de cristal un estado de energía más baja. Normalmente la estructura de metal FCC es deseable termodinámicamente como puesta a la estructura de cristal BCC/BCT, pero con la inclusión de los elementos modificadores que disminuyen el estado de energía de la estructura de cristal BCC/DCT, la estructura de cristal BCC/BCT llega a ser más deseable dando por resultado la habilidad para la estructura de cristal FCC para revertirse otra vez a la estructura de cristal BCC/BCT en la desorción del hidrógeno almacenado. La habilidad para revertir otra vez a la fase BCC/BCT de la fase FCC permite a las aleaciones de almacenamiento de hidrógeno de la presente invención retener sus capacidades de almacenamiento de hidrógeno a través del ciclo extendido dando por resultado vida de ciclo excelente. Las aleaciones de la presente invención son capaces para exhibir estabilidad de ciclo por 700+ ciclos. La Figura 2 muestra la estabilidad da ciclo para la aleación de contenido de vanadio bajo 16 (V?0TÍoCr50) y la Figura 3 muestra la estabilidad de ciclo para la aleación de contenido de vanadio medio 10 (V26 Í32.7Cr25.9M 1.8M?o.6) como es comparado a la aleación de contenido de vanadio bajo 16 (V?oTi40Cr50) . Después de la caída del 10% inicial en la capacidad reversible, la capacidad tanto total como reversible permanece constante para la aleación de contenido de vanadio bajo 16 arriba de 800 ciclos. La aleación de contenido de vanadio medio 10, sin embargo, mostró un desempeño de ciclo no degradado. Se cree que la degradación en el desempeño de ciclo se puede atribuir a la transición de fase FCC-BCC que llega a ser menor reversible con el ciclo. La familia de aleación de contenido de vanadio medio, aunque proporciona una capacidad de almacenamiento más alto, tiene una vida de ciclo más baja que las aleaciones de contenido de vanadio bajo. La constante de red es otra consideración importante se relaciona directamente a las características de almacenamiento de hidrógeno de las aleaciones de almacenamiento de hidrógeno de la presente invención. Las capacidades de almacenamiento de hidrógeno reversibles a 90°C para unas aleaciones de almacenamiento de hidrógeno de acuerdo con la presente invención se grafican contra sus constantes de red BCC respectivas en la Figura 4. Ya que la red BCC llega a ser más grande, los sitios ocupados de hidrogeno con la aleación llegan a ser más estables y por lo tanto más renuentes para permitir la remoción de hidrógeno del volumen de la aleación dando por resultado una capacidad reversible más baja. Preferentemente, las aleaciones de almacenamiento de hidrógeno de la presente invención tienen una constante de red en el intervalo de 3.015 angstroms a 3.045 angstroms. Las aleaciones de almacenamiento de hidrógeno que tienen constantes de red en su intervalo toma en cuenta la capacidad de almacenamiento de hidrógeno más alta y reversibilidad más alta al proporcionar el hidrógeno con acceso mayor a y de sitios de enlace dentro de la aleación dentro de la aleación de almacenamiento de hidrógeno. Las aleaciones de almacenamiento de hidrógeno que tienen una constante de red exterior de su intervalo tienen un incremento en la presión de equilibrio. Con una constante de red más pequeña, el hidrógeno no puede ser capaz para ingresar a tantos sitios de enlace dentro de la aleación de almacenamiento de hidrógeno dando por resultado la capacidad irreversibilidad de almacenamiento de hidrógeno disminuida. Con una constante de red más alta el túnel quántico entre los sitios de almacenamiento llegan a ser más fácil y el hidrógeno se remueve fácilmente en la presencia de un gradiente de concentración dando por resultado la capacidad de almacenamiento de hidrógeno disminuida. Como es mostrado en la Figura 5, una aleación del almacenamiento de hidrógeno que tiene una constante de red en el intervalo de 3.015 angstroms a 3.028 angstroms se prefiere para aplicaciones de presión alta y una aleación de almacenamiento de hidrógeno que tiene una constante de red en el intervalo de 3.028 angstroms a 3.045 angstroms se prefiere para aplicaciones de presión baja. Las aleaciones de la presente invención se pueden producir utilizando la fusión por arco, fusión por levitación, fusión de inducción de pared fría, rotación de fusión, o técnicas de atomización de gas, todas la cuales son bien conocidas en la técnica. Preferentemente, las aleaciones de la presente invención se producen mediante las técnicas de fusión por arco, fusión de inducción de pared fría o fusión por levitación. Con respecto a la fusión de inducción de pared fría y la fusión de inducción de levitación, la fusión de inducción de pared fría es capaz de procesar más material con menos potencia, mientras que la fusión de inducción de levitación es capaz para producir materiales con pocos contaminantes, tales como óxidos. Otros métodos se pueden utilizar siempre que la proporción de enfriado rápido requerida forme la variación icroestructural o microquímica dentro de la aleación de almacenamiento de hidrógeno ocasionando la capacidad irreversibilidad de almacenamiento de hidrógeno alta. Después las aleaciones se producen por la vía de diversas técnicas de fusión, las aleaciones se recocen para incrementar la densidad de empaque de la aleación y remover los huecos dentro de la estructura de la aleación. Al recocer la aleación, la capacidad irreversibilidad de almacenamiento de hidrógeno de las aleaciones de almacenamiento de hidrógeno se incrementan. Las aleaciones de almacenamiento de hidrógeno se pueden recocer durante por lo menos 5 minutos a una temperatura en el intervalo de 1300°C a 1500°C, preferentemente en el intervalo de 1350°C a 1450°C. Después del recocido, para obtener las características de almacenamiento de hidrógeno y la cinética rápida anteriormente descrita, las aleaciones de almacenamiento de hidrógeno de la presente invención se enfrían rápidamente a un intervalo de 102 a 103 °C/segundo para congelarlas en la microestructura deseada. Preferentemente las aleaciones se emplean utilizando un enfriado rápido, de oxígeno bajo. Cuando se enfría rápido las aleaciones de la presente invención, las aleaciones formadas con una proporción de enfriado más rápido han sido encontradas para exhibir características de almacenamiento de hidrógeno mejoradas como comparadas a la aleación formada utilizando una proporción de enfriado más lento. Cuando se utiliza una proporción de enfriado rápido, las aleaciones de almacenamiento de hidrógeno obtienen una estructura de cristal BCC de fase individual sustancialmente uniforme. Durante la fusión o enfriado rápido de la aleación de almacenamiento de hidrógeno un recubrimiento de óxido se puede formar sobre el exterior de las partículas de aleación. Mientras que no sea relacionado por la teoría, los presentes inventores creen que la formación del recubrimiento de óxido afecta adversamente la capacidad de almacenamiento de hidrógeno total de la aleación de almacenamiento de hidrógeno mientras que tiene poco o ningún efecto sobre la irreversibilidad de la aleación. Para prevenir la reducción en la capacidad de almacenamiento de hidrógeno de la aleación, el recubrimiento de óxido se puede remover de las partículas de la aleación o se pueden inhibir de la formación por "Completo. Para inhibir el recubrimiento de óxido de la formación durante la fusión, la aleación se puede fundir en un crisol de cobre en lugar de varios otros crisoles, tal como crisoles de óxido de aluminio, que permiten al oxígeno entrar a la aleación del material de crisol a altas temperaturas. Los crisoles compuestos de materiales diferentes al cobre también se pueden utilizar siempre que no permitan al oxígeno contenido en el material de crisol reaccionan con la aleación fundida. Para inhibir la formación del recubrimiento de óxido durante el enfriamiento rápido, la aleación se puede enfriar rápido en un medio ambiente de oxígeno bajo. En lugar del enfriamiento de la aleación en el agua, la aleación se puede enfriar rápidamente en nitrógeno líquido, argón líquido, aceite, u otro medio que tiene un contenido de oxígeno bajo. Mientras que se utilice este medio de contenido de oxígeno bajo puede prevenir o obstaculizar la formación de óxido sobre la superficie de las partículas de la aleación, la proporción de enfriado rápido será afectada debido a las diferencias en la capacidad de calor entre los diversos medios, que puede ser perjudicial a las otras características de almacenamiento de hidrógeno de la aleación. Cuando se utiliza en medio de enfriamiento rápido que permite la formación de un recubrimiento de óxido sobre la superficie de las partículas de aleación, el recubrimiento de óxido se puede remover de las partículas por la vía del grabado o esmerilado mecánico. Estos métodos se pueden preferir cuando una cierta proporción de enfriado rápido no obtenible con el medio de enfriamiento rápido de contenido de oxígeno bajo es deseado. Ejemplo 1 Para determinar el efecto de las técnicas de fusión sobre las aleaciones de la presente invención, diversas muestras de 5g de la aleación 16 (V?oTi4oCr5o) se prepararon con diferentes técnicas de fusión y subsecuentemente se probaron para características de almacenamiento de hidrógeno. Las muestra se prepararon utilizando la fusión con arco con la vasija de cobre enfriada con agua (a), horno de inducción con crisol de MgO (b) , y un rotador de fusión con crisol de nitruro de boro (c) . Las muestras preparadas mediante la fusión con arco y la fusión con inducción se recocieron en gas de argón durante 5 minutos a 1400°C y se enfriaron rápidamente en agua. La muestra de rotación de fusión no se recoció. Para propósitos de comparar los datos de la PCT, una muestra adicional (bl) se produjo al inducir la fusión de un crisol de MgO y se recoció durante 20 minutos a 1400°C seguido por un enfriamiento rápido en agua. Las muestras luego se grabaron en solución de HF al 2% + HC1 al 10% (50%) durante 10 minutos en un baño ultrasónico para remover sustancialmente cualquier óxido formado sobre la superficie de los lingotes. Un análisis de difracción de rayos X de las muestras se muestra en la Figura 6 y una gráfica de la PCT se muestra en la Figura 7 para las muestras. La muestra producida por la vía de la fusión con arco muestra la estructura BCC más pura mientras que las otras muestras muestran fases secundarias tales y las fases de restos y de titanio conjuntamente con la fase BCC. La muestra producida por la vía de la fusión con arco exhibió el total más alto y las capacidades de almacenamiento de hidrógeno reversibles. La muestra de fusión por inducción mostró presión de meseta más alta y capacidad de almacenamiento de hidrógeno almacenamiento de hidrógeno inferior. La muestra de rotación de fusión mostró la peor capacidad de almacenamiento entre todas las cuatro muestras. La muestra de fusión con arco se preparó utilizando un fundidor de arco Discovery 201T. Este sistema se compone de un ánodo de tungsteno enfriado con agua, un molde de cobre enfriado con agua como un cátodo, y una cámara de vacío con una bomba mecánica. Todos los elementos utilizados en la formulación fueron puros y libres de la contaminación de la superficie. Los elementos prepesados se cargaron sobre la parte superior del molde de cobre enfriado con agua en la cámara de vacío del fundidor de arco y el fundidor de arco se evacuó a 20 mieras y se enjuagó con gas de argón tres veces para obtener un medio ambiente libre de oxígeno. Luego para la cuarta purificación de la cámara de fundidor de arco, una pieza de 15 g de titanio se mezcló y se enfrió tres veces como un afinador de vacío de oxígeno . La temperatura de fusión se controla para el proceso de tolerancia se basaron sobre el elemento del punto de fusión más alto. El proceso de tolerancia para la muestra se compuso de 5 secuencias de fusión de veinte segundos consecutivos y de cambio para obtener una muestra homogénea. La muestra de la aleación se enfrío en el molde de cobre enfriado con agua durante y después del proceso de fusión. Después la aleación se preparó, las muestras de aleación se recalentaron y se enfriaron rápidamente. El aparato para el recocido/enfriamiento rápido de la aleación se muestra en la Figura 8. El aparato utiliza un tipo de horno de tubo de alta temperatura de tipo 59300 como la zona de calor 1. Un brazo horizontal de tubo de cuarzo cruzado se insertó a través del horno de tubo con gas de argón 2 fluyendo continuamente a través del mismo. Una barra magníficamente acoplada 3 se utilizó para mover los lingotes de aleación 4 dentro y fuera de la zona de calor 1. Los lingotes de aleación 4 primero se cargaron a través del extremo de la parte superior 5 del aparato a través de un pasaje expuesto a remover la taba removible 6. El extremo del fondo del aparato se sumergió en una zona de enfriamiento rápido 7 se enfrió con agua, argón líquido, nitrógeno líquido y otro agente de enfriamiento rápido. El lingote de aleación 4 se trató con calor a 1673°C durante 5-20 minutos en una atmósfera de argón y luego se removió rápidamente de la zona de calor 1. El tazón luego se volteo inmediatamente dejando caer el lingote de aleación en la zona de enfriado rápido 7. Ejemplo 2 Para determinar el efecto de la temperatura de recocido sobre las aleaciones de la presente invención, varias muestras de la aleación 28 (V23Ti30Cr42Mn3Fe2) se prepararon por la vía de la fusión con arco (como descrito anteriormente) . Mostrado en la Figura 9, son micrografías de electrones de exploración de las muestras de la aleación 28 se recocieron a 1200°C (a), 1300°C (b) , 1400°C (c) , y 1450°C (d) . El recocido a 1400°C proporciona la aleación con una microestructura empacada sustancialmente libre de huecos. Las muestras recocidas a 1300°C se sometieron a la fase de segregación y la muestra recocida a 1450°C mostró la formación de fase secundaria. Las características de absorción y desorción de estas aleaciones se resumen enseguida en la tabla 2.
Tabla 2
Ejemplo 3 Para determinar el efecto de la duración del recocido sobre las aleaciones de la presente invención, varias muestras de la aleación 28 (V23 Í3oCr42 3Fe2) se prepararon por la vía de la fusión con arco (como se describe anteriormente) . Los tiempos del recocido de 5 minutos, 10 minutos, y 20 minutos se realizaron sobre las muestras de la aleación a 1400°C. En la prueba, la longitud del recocido se encontró para no tener tanto el efecto notable sobre la capacidad de almacenamiento de hidrógeno de la aleación de almacenamiento de hidrógeno como la temperatura de cocción. Las características de absorción y desorción de esas aleaciones se resumen enseguida en la Tabla 3. Tabla 3
Ejemplo 4 Para determinar el efecto del medio de enfriado rápido sobre las aleaciones de la presente invención, varias muestras de la aleación 16 (V10TÍ40Cr5o) se prepararon por la vía de la fusión con arco (como se describe anteriormente) y se engría rápidamente utilizando diferentes medios de enfriado rápido. Las aleaciones se enfriaron rápido en agua, nitrógeno líquido, argón líquido y aceite. Después del enfriamiento rápido, cada una de las muestras se limpió utilizando una solución de HF/HC1. Los resultados de la medición de almacenaje de hidrógeno no mostraron significante diferencia en las características de absorción y desorción de hidrógeno basado en la diferencia en el medio de enfriado rápido, excepto que la mezcla enfriada rápida con aire se enfrío de captación de carbono como se observa del perfil de profundidad de espectroscopia de Electrones Auger. Las características de absorción y desorción de estas aleaciones se resumen en la Tabla . Tabla 4
Ejemplo 5 Para determinar el efecto de la velocidad del enfriado rápido sobre las aleaciones de la presente invención, tres muestras de aleación 16 (V10TÍ4oCr5o) se prepararon por la vía de la fusión con arco (como es descrito anteriormente) , se recocieron a 1400°C durante 5 minutos, y se enfriaron en diferentes proporciones. Las tres muestran incluyeron un control (a) , una muestra enfriada lenta (b) , y una muestra de enfriado rápido (c) . La muestra de control fue un lingote de 10 g, el cual se recoció a 1400°C durante 5 minutos y se enfrió rápido en agua. La muestra enfriada rápido fue un - lingote de 10 g la cual se movió en varias piezas más pequeñas que la muestra de control para permitir el enfriado más rápido en agua como es comparado a la muestra de control. La muestra enfriada lenta fue un lingote de 10 g que se dejo enfriar a temperatura ambiente después de la recocido. Los patrones XRD para las tres muestras se grafican en la figura 10. Las muestras tanto de control (a) como la de enfriado rápido (c) mostraron una fase BCC pura mientras que la muestra enfriada lenta exhibió una estructura de fase Laves típicos (b) . La muestra enfriada rápida tiene una constante de restos idénticos como el control (3.051 Á) , y no un tamaño de cristalito más grande (196 Á contra 169 Á) . Las isotermas de la PCT medidas para todas las tres muestra (a, b, c) se muestran en la Figura 11. La muestra enfriada rápida exhibió buena capacidad y reversibilidad de almacenamiento de hidrógeno de las tres muestras mientras que la muestra enfriada lenta que tiene una fase Laves exhibió la peor capacidad y reversibilidad de almacenamiento de hidrógeno de las tres muestras. Ejemplo 6 Para determinar el efecto del grabado de las aleaciones de la presente invención, cuatro muestra de la aleación 16 (V?0TÍoCr50) se prepararon por la vía de la presión con arco (como se describe anteriormente) . La muestra 1 es un lingote fundido sin ningún post-tratamiento (recocido o enfriado rápido) . La muestra 2 se recoció a 1400°C y se enfrío rápidamente sin ninguna limpieza de la superficie. La muestra 3 se recoció a 1400°C durante 5 minutos y el agua se enfrío rápidamente con el mecánico subsecuente para remover el óxido de la superficie del lingote. La muestra 4 se recoció a 1400°C durante 5 minutos, el agua se enfrío rápidamente, con grabado subsecuente en HF+HCl, que fue capaz de remover más del óxido de la superficie que el limado mecánico. Después de la preparación, las muestras se probaron para las características de absorción y desorción de hidrógeno. La remoción del óxido de la superficie de los lingotes no hizo diferencia significante en las capacidades de almacenamiento reversible de las aleaciones, sin embargo, la capacidad de almacenamiento de hidrógeno total de las aleaciones se mejoró con más del óxido de la superficie y se remueve de la superficie del lingote. Las mediciones del almacenamiento de hidrógeno para las muestras se resumen enseguida en la tabla 5. Tabla 5
Ejemplo 7 Para comparar las capacidades de almacenamiento de hidrógeno entre las aleaciones de la presente invención basadas en el contenido de vanadio, una aleación de cada familia (vanadio bajo, vanadio medio, y vanadio alto) se seleccionó y se probó para la capacidad de almacenamiento de hidrógeno. Las muestras seleccionadas fueron V?0Ti4oCr5o (contenido de vanadio bajo), V80Ti?oCr?o (contenido de vanadio alto) , y V23 Í3oCr1Mn3Fe3 (contenido de vanadio medio) . Las muestras se prepararon por la vía de la fusión con arco (como es descrito anteriormente), se recalentaron a 1400°C durante 5 minutos, se enfriaron rápidamente con agua, y se grabaron con ácido. Las muestras primero se activaron en hidrógeno 3MPa con enfriamiento de 300°C a 30°C, la presión de hidrógeno se incrementó de 3MPa a lOMPa, y luego se enfrió a 10°C para medir la capacidad de almacenamiento de hidrógeno total. Para desabsorber el hidrógeno, las muestras se calentaron a 90°C y las mediciones de la PCT se realizaron seguidas por una segunda medición a 110°C. Las capacidades de almacenamiento de hidrógeno para las aleaciones se muestran enseguida en la Tabla 6. Tabla 6
Ejemplo 8 Para comparar las proporciones de absorción/desorción de las aleaciones de la presente invención, con la muestra de aleación de vanadio' bajo (V10TÍoCr5o) y una muestra de una aleación de vanadio medio (V23TÍ3oCr4iMn3Fe3) se prepararon por la vía de la fusión con arco (como es descrita anteriormente) , se recalentó a 1400°C durante 5 minutos, y el agua se enfrío rápidamente. La proporción de absorción/desorción para la aleación de vanadio bajo se muestra en la Figura 12, y la proporción de absorción/desorción para la aleación de vanadio medio se muestra en la Figura 13. La proporción de absorción/desorción para la aleación de vanadio bajo fue mejor que la proporción de absorción/desorción para la aleación del contenido de vanadio medio, sin embargo, en cualquier caso el 80% de absorción/desorción para cualquier aleación se puede tener dentro de 3 minutos. Mientras que se han descrito lo que se creen que son las modalidades preferidas de la presente invención, aquellos expertos en la técnica reconocerán que otros y cambios adicionales y modificaciones se pueden hacer a la misma sin apartarse del espíritu de la invención, y ésta se propone para reclamar todos los cambios y modificaciones como caen dentro del alcance verdadero de la invención.