Volumen II - SAM

En primer lugar, consideramos el caso donde la cavidad interior de la fuente está completamente llena de
MFH (Fig. 3a). La simulación muestra que para conseguir que el MFH se deshidrure completamente a 60
bar, alcanzando una temperatura superior a los 140 o C en todos los puntos, es necesario que la temperatura en
la cara superior del tubo calefactor se eleve hasta los 370 o C. Esto implica tener un gradiente térmico dentro
del dispositivo de unos 230 o C.
La causa principal de la gran diferencia de temperaturas dentro de la fuente es la pobre conductividad
térmica del MFH, que tiene valores típicos entre 0.5 W/(m.K) y 1.5 W/(m.K) [10]. Sin embargo, la
conductividad térmica puede elevarse agregando un material adicional que sea buen conductor del calor y no
reaccione con el MFH. Por ejemplo, mezclando 5% o 10% de cobre con el MFH la conductividad térmica
efectiva aumenta hasta 8 W/(m.K) y 15 W/(m.K), respectivamente [10,11]. Simulando como se hizo en el
caso anterior, pero con una mezcla de MFH y 10% de cobre, obtuvimos el resultado que puede observarse en
la Fig. 3b. En este caso, alcanza con llevar la cara superior del tubo calefactor hasta los 186 o C (casi 200 o C
menos que en el caso del MFH solo) para obtener una deshidruración completa a 60 bar, con un gradiente
térmico de sólo 46 o C. En base a este resultado, decidimos llenar la fuente con una mezcla de LaNi5 y
filamentos de cobre en proporción 10:2.
3.4 CARACTERIZACIÓN DE LA FUENTE
Antes de comenzar con la carga de la fuente y su caracterización, ensayamos la integridad estructural y la
permeabilidad de la fuente. Para ello, la cargamos primero con Ar a 6 bar, y la dejamos cerrada durante 20
horas. Luego de este tiempo, la pérdida de presión fue indistinguible de la incerteza del instrumental de
medición. A continuación cargamos la fuente con distintas presiones de hidrógeno, hasta los 60 bar, y
comprobamos la ausencia de pérdidas con un aparato de detección de gases inflamables LeakAlert, marca
Scott/Bacharach.
Una vez verificada la estanqueidad del dispositivo, colocamos en su interior 244 g de LaNi5 comercial
mezclado con filamentos de cobre en proporción 10:2. En estas condiciones, el peso total del dispositivo es
de 3 kg.
A continuación, medimos la evolución de la presión en la fuente cargándola y descargándola con hidrógeno
controladamente, manteniéndola a temperatura constante utilizando su calefactor interno. Dado que el
dispositivo ha sido diseñado para ser utilizado como fuente, resulta de particular importancia caracterizar su
comportamiento en desorción. Para ello, luego de cargarla con hidrógeno, hidrurando completamente el
MFH, realizamos desorciones controladas a 30 o C y 100 o C. A partir de los datos de presión y flujo de
hidrógeno medidos con el equipo volumétrico, calculamos las isotermas dinámicas de absorción y desorción
que presentamos en la Fig. 4. Puede observarse que la fuente carga hasta 3 g de H2, lo cual permite utilizar
un flujo de hidrógeno de 1.6 mg/min durante 28 horas continuas.
Presión [bar]
0.00 0.20 0.41 0.61 0.82 1.02 1.23
50
40
30
20
10
9
8
7
6
5
4
3
2
% m/m
Desorción, 100°C
Desorción, 30°C
1
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0
masa H 2 [g]
Figura 4: Isotermas dinámicas de desorción. Figura 5: Relación entre temperatura del calefactor
y presión de hidrógeno entregada por la fuente.
También hemos caracterizado la relación entre la temperatura del calefactor y la presión alcanzada por la
fuente. La Fig. 5 muestra el resultado de dichas mediciones, donde se ha esperado un tiempo de 20 minutos
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