On the Structural Evolution of a Magnesium-Carbon Composite for Hydrogen Storage on Extended Cycling
Notice bibliographique
Résumé
Magnesium is an attractive material for solid-state hydrogen storage (SSHS) applications owing to its reversible hydride formation, high theoretical gravimetric hydrogen capacity, natural abundance, and low cost. A significant body of research has been done on the use of magnesium for this application over several decades. To date, no systematic structural evolution study has been reported which combines high cycle count, periodic sampling, and microstructural analysis. In this study, a candidate material was brought to more than 1000 hydrogen sorption cycles with a predetermined set of sampling points intended to capture the major morphological and performative states. Several samples were obtained during the early cycles to capture the activation process, with sampling continuing up to and including the 1000th cycle. The material selected for this experiment was 95 wt. % magnesium and 5 wt. % carbon prepared by high energy ball milling (HEBM). Approximately 2 g of the material was placed in an in-house hydriding rig at Canadian Nuclear Laboratories (CNL) which automatically cycled the material between hydrogen absorption with 15 bar(a) onset pressure and hydrogen desorption with 0.02 bar(a) onset pressure. Samples removed from the reactor were analyzed by powder X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM), and focused ion beam (FIB) assisted SEM and energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDX). Data from these analyses was combined with performance data from cycling with the aim of finding correlations between material performance and structural evolution. The results show a clear evolution of the microstructure in two stages. The first stage results in the rapid transformation of the as-milled material to form the activated structure, a branching ligamented structure formed by ‘c’-directional growth of the Mg phase on successive hydride decompositions. Herein, the activation process is delineated into two distinct parts: functional and morphological activation. The second stage of structural evolution involves the slow agglomeration and densification of the activated structure via sintering, eventually leading to kinetic limitations which reduce the useful lifetime of the material. The material remained viable after 1000 cycles, retaining nearly 88% of its peak hydrogen capacity, which is suitable for many end-use applications.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».