Sintesi dell’ idruro di Magnesio

L’idea di partenza era di prepararmi una piccola quantità di idruro di magnesio e nichel seguendo la procedura: -Safe processing route for the synthesis of Mg based metallic Hydrides
Questo l’aspetto della polvere di Mg₂NiH₄ a varie temperature (Fig. 1)

E questo il grafico delle temperature del procedimento (Fig. 2)

Il piccolo reattore da me usato per sperimentazioni LENR a medio alta temperatura principalmente su polveri di Ni , andava benissimo per questa sintesi. Questo è il reattore (Fig. 3, I - II),

Altri particolari sul reattore si trovano qui:--Reazioni LENR.2
Sotto il crogiolo del reattore in fase di caricamento delle polveri. (Fig. 4)

Le polveri da me usate sono: Mg da 200– 300 µm, Ni da 50–100 µm. (Fig. 5 – 6)

Caricati 1,3 g di Mg e 1.55 g di Ni dopo aver opportunamente mescolato la miscela. Sigillato il reattore è stato fatto il vuoto sino a 0,05 torr quindi caricato il reattore con 2 bar di H₂, questo procedimento è stato ripetuto per 3 volte, al fine di rimuovere completamente l’ossigeno. Alle polveri ho applicato il trattamento indicato nel grafico di Fig. 2
Caricati 8,2 bar, (133,4 psi ass.) di H₂, acceso il riscaldatore la temperatura è stata portata a 620 ºC e tenuta per 2 ore a 620ºC, una volta a regime non si è notato nessuna diminuzione della pressione di H₂ che denotasse un consumo di H₂, spento poi il reattore, ed aperto l0o stesso ho scoprire che nulla era cambiato nell’aspetto e nella consistenza delle polveri.
Il motivo del fallimento nella replicazione di questo esperimento vanno da ricercate nella dimensioni delle polveri: le mie sono parecchio più grossolane e forse anche la pressione dell’H2 è troppo bassa.
Ho pensato di ripetere la prova a temperatura superiore a quella di fusione del magnesio, 650ºC.
Richiuso il reattore e ripetuti i tre cicli sotto vuoto ho poi caricato 6,85 bar (113,8 psi ass.) di H₂. Sotto il grafico del trattamento termico (parte I) (Graf. 1)

La pressione all’interno del reattore (curva in rosso) cresce all’aumentare della temperatura (curva in nero) sino alla zona delimitata dalla linea verticale 1 corrispondente ad una temperatura della cella di 540 ºC quindi decresce costantemente indicando un costante assorbimento di H₂ da parte delle polveri, se si osserva l’andamento della curva delle temperature in prossimità della linea 1 si nota un lieve aumento della sua pendenza a destra della linea e questo indica la presenza di una reazione esotermica all’interno della cella. La temperatura media è di 720ºC, A 6,5 ore il reattore viene spento (linea 2).

Il giorno dopo il reattore viene riacceso (parte II) (Graf. 2) dopo aver caricato idrogeno sino 5,9 bar (100 psi ass.)

Rispetto al giorno prima l’assorbimento di H₂ inizia a 430 ºC, alla linea 1, un’interruzione dell’energia elettrica che viene ridata dopo 1,5 ore, presso linea 2, la temp. media della cella è di 690ºC.
Dopo circa 10 ore la pressione H₂ è scesa a 3,1 bar l’assorbimento non è ancora terminato ma la curiosità di vedere l’interno del reattore e tale che spengo il reattore e dopo averlo fatto raffreddare lo apro. Chiaramente il contenuto che si presenta non è certo Mg₂NiH₄.
Il contenuto del crogiolo è ora formato da minuti granuli bianchi misti a granuli di Ni, sistemato il miscuglio di polveri su un cartoncino ho posizionato una piccola calamita sotto ed ho estratto dal miscuglio la polvere di Ni.

La polvere bianca estratta presenta tracce di Mg (Fig. 7 e Fig. 8).

Questa polvere bianca immersa in H₂O genera una vivace emissione di H₂ se l’H₂O è acidulata lo sviluppo di H₂ è violento. Riscaldata inizia a decomporsi a 360 – 400 ºC e subito dopo si infiamma, insomma si può ragionevolmente dire che questa polvere è idruro di Magnesio.

A temperatura di 690-720 ºC con pressione H₂ di 6-7 bar ed in presenza di polvere di nichel da 50-100 µm avviene la seguente reazione:
Mg + H₂ ---------> MgH₂
Dal reattore ho estratto 1,35 gr. di MgH₂ e 1,52 gr. di Ni.

Devo dire che è stata per me una sorpresa, dalla bibliografia mi risultava che erano necessarie pressioni molto più elevate per ottenere l’idruro. Non mi rimane che pensare che il nichel ha agito da catalizzatore.
Una prova eseguita successivamente con solo polvere di Mg alla stessa temperatura e pressione non ha dato questi risultati, solo una piccola quantità di MgH₂ e formazione di un blocco più o meno compatto di Mg
La prima sintesi di MgH₂ venne effettuata nel 1951 alla pressione di 200 bar , temp. di 500 ºC ed in presenza di MgI₂ come catalizzatore.
Attualmente vengono usate anche altre tecniche che richiedono minori temperature e minori pressioni come quella della macinazione in mulini a sfere ad alta energia, in atmosfera idrogeno, richiedono però lunghi tempi di macinazione.

 

Bibliografia:

- Safe processing route for the synthesis of Mg based metallic Hydrides

- Accumulo di idrogeno in idruri metallici

- Mechanochemical synthesis of hydrogen storage materials

- Decomposition of nickel-doped magnesium hydride prepared by reactive mechanical alloying

- Sistemi di accumulo di idrogeno ad idruri di magnesio: verifica sperimentale degli effetti di scala