ZBORNIK POVZETKOV - Soft Matter Laboratory

NMR študije dinamike vodika v kovinskih sistemih
Anton Gradišek, Tomaž Apih, Andraž Kocjan, Janez Dolinšek
Institut Jožef Stefan, Jamova 39, 1000 Ljubljana, Slovenija
Shranjevanje vodika je eno od pomembnih področij pri razvoju vodikove ekonomije - sveta, v
katerem bo fosilna goriva kot pogonsko sredstvo za motorna vozila ter kot sredstvo za
shranjevanje energije zamenjal vodik. Raziskave se osredotočajo predvsem na dve skupini
potencialnih materialov za shranjevanje - na kovinske in kompleksne hidride.
V naših raziskavah smo se osredotočili na dinamiko vodika, vezanega v teh sistemih. Jedrska
magnetna resonanca (NMR) je odlična metoda za tovrstne študije, saj nam omogoča
opazovanje različnih tipov procesov:
Z meritvami difuzije v statičnem gradientu magnetnega polja lahko določimo
konstanto lastne difuzije (D) za vodik. Meritev nam omogoča določitev D vse do
vrednosti 10 -13 m 2 /s. Iz temperaturne odvisnosti D lahko določimo aktivacijsko
energijo za skoke vodika med intersticijskimi mesti.
Meritev temperaturne odvisnosti spinsko-mrežnega relaksacijskega časa T1 nam
omogoča določitev frekvence skokov med intersticijskimi mesti. Skupaj z difuzijsko
konstanto nam ta podatek omogoča določitev povprečne dolžine skokov.
Z metodo hitrega menjanja magnetnega polja lahko merimo relaksacijske čase kot
funkcijo magnetnega polja, kar nam omogoča določitev porazdelitve energij za skoke
in to tudi pri eni sami temperaturi.
Omenjene metode smo uporabili za preučevanje kovinskih hidridov s kristalinično,
kvazikristalinično ter amorfno strukturo, kot so sistemi Ti-Zr-Ni, Ti-Fe-Ni, Zr-Cu-Ni-Al in
Zr-Cu-Al-Pd.
Medtem, ko se vodik v kovinskih hidridih skoraj prosto premika med intersticijskimi mesti, je
v kompleksnih hidridih vezan v komplekse z lahkimi elementi, kot so Li, B, Al ali Mg.
Predstavimo študijo sistema LiZn2(BH4)5, v katerem dinamične procese predstavljajo rotacije
tetraedrov BH4 okrog treh kristalografskih osi.
33