Resumen:
At present has been studied alloys for zinc- nickel rechargeable batteries as a new
potential to large-scale generation and of energy storage devices inexpensive. Its
advantages, do not utilize mercury, lead, cadmium since they are elements are very
difficult to recycle as opposed to these elements that if they can be recycled. on the
other hand, the objective of this project is to determine and optimize the synthesis of
manufacturing these kinds of materials and that these can be applied and possible
generating the hydrogen in fuel cells based on an electrochemical reduction reaction
(proton exchange) to from contact with hydroxides and basic solutions have and a
source of clean based energy hydrogen at par to establish a manufacturing process
for manufacturing low economic cost and low environmental impact.
This work consists of manufacturing nanostructured zinc-nickel alloys by the
manufacturing process for high-energy mechanical milling. First is set the chemical
composition of Zn based alloy Ni percentage (5, 10, 15 and 20% by weight) with
respect to the base, this chemical composition powder is subjected to the mixing
process-milling in a high energy mill at 200 rpm for 2 hours, using isopropyl alcohol as
control agent, then it makes uniaxial compaction in cold to 300 MPa to obtain
cylindrical samples which are then sintered at a temperature of 357 ° C under a
controlled atmosphere nitrogen gas.
The alloys were determined by optical microscopy (MO), x-ray diffraction (XRD),
scanning microscopy (SEM), physical properties of volumetric density and
Archimedes and its mechanical property of hardness (HV) and modulus of elasticity.
Under this same process metal samples were manufactured Ni and Zn to be the
reference targets to analyze changes made during the process. It was determined
and optimize the process conditions for manufacturing these types of materials, in the
microstructure are identified 3 phases in which different were obtained hardness
values, the XRD results show the existence of Zn-Ni phase alloyed after the tuning
process, which helps us to identify the behavior of the alloy and that they can be applied as hydrogen generators so we can have a clean source of energy that meets
the needs of the human being giving both advantages economic and environmental.
Descripción:
Se presentaran las conclusiones referentes al análisis de los materiales fabricados y
se comparara la influencia de los distintos sistemas desarrollados en el presente
trabajo, para las aleaciones micro y nanoestructuradas.
Fue factible la fabricación de los materiales compuestos a partir de la técnica de
molienda mecánica para porcentajes de Ni (5, 10, 15 y 20%) en peso, considerando
que el proceso de sinterizado en atmósfera controlada se logró la fabricación de las
aleaciones satisfactoriamente dando la formación de aleaciones intermetálicas en los
todos los sistemas procesados, de la misma manera fue factible la obtención de los
materiales elementales que sirvieron como blanco de comparación durante el análisis
de los resultados.
En la microestructura, el sistema fabricado con nanopartículas de níquel se
observaron granos irregulares de diferentes tamaño con una distribución
homogénea, además se identifican 2 fases una de color gris clara en el material y la
segunda de color gris obscuro la cual se aprecia en aumentos de 50X, además de la
presencia de porosidad la cual aumenta con forme incrementa el níquel en el
material. En cuanto a la aleación generada con micropartículas se muestra la
presencia de 3 fases, la fase gris clara pertenece a el zinc, la gris obscura a el níquel
y la fase blanca a ala aleación, además de la presencia de granos distribuidos
uniformemente.
Mediante el análisis de difracción de rayos X se pudo determinar la composición del
material donde presenta fases intermetálicas en las composiciones de materiales
fabricados a partir de nano y micro partículas. En los difractogramas de los diferentes
sistemas se aprecia la desaparición de picos característicos del níquel después del
sinterizado al igual del movimiento de los picos característicos del zinc y de la
aparición de nuevos picos característicos de la aleación. Se identificó que durante el
proceso se contamino el material ya que en los difractogramas se observaron picos
de óxido de zinc.
Se encontró que existen notables diferencias entre la dureza Vickers en las
aleaciones, en las aleaciones microestructuradas se presentan 3 tipos de durezas,
una de ellas pertenece a la aleación ya su dureza promedio es más alta que las otras
medidas, las mismas que presenta valores promedios a las durezas de los materiales
elementales, en cuestión a la aleación nanoestructurada se hicieron medidas en
diferentes áreas ya que presentaba variaciones del valor de la dureza considerables
que estaban caracterizadas por el tamaño de grano.
Se determinó el módulo de Young y se confirmó la diferencia en la variación de esta
propiedad debido a la diferente estructura de los materiales elementales donde se ve
la disminución por la porosidad del material estudiado. El comportamiento observado
en las aleaciones fabricadas fue que al aumentar la velocidad del sonido en el
material de la misma manera aumenta el módulo de Young.