Trasformazione metallo-idruro: simulazioni di diffusione dell’idrogeno in nanoparticelle Mg-Ti

L’obiettivo del presente lavoro è la creazione di un modello di diffusione dell’idrogeno in nanoparticelle bifase magnesio-titanio. Dopo aver presentato le motivazioni alla base dell’interesse nello sfruttamento dell’idrogeno come vettore energetico alternativo e aver introdotto le fasi principali in cui si articola il suo utilizzo, viene presentata nel dettaglio la formazione di idruri, sia dal punto di vista termodinamico che cinetico, ponendo in particolare l’attenzione sull’idruro di magnesio e il possibile utilizzo del titanio come catalizzatore. In seguito si discute della teoria della diffusione, introducendo in primo luogo il coefficiente di diffusione e in secondo luogo l’equazione di diffusione e questioni relative alla sua risoluzione; a questo proposito si presenta il metodo degli elementi finiti per la soluzione di equazioni differenziali alle derivate parziali. Infine si presenta un modello di diffusione basato su un coefficiente dipendente dalla concentrazione che permette la descrizione dell’effetto del blocking layer che si crea nel magnesio a seguito della sua idrurazione. Utilizzando tale modello sono proposte e studiate diverse strutture composte da magnesio e titanio. Le cinetiche sono analizzate attraverso l’equazione di nucleazione e crescita.