Untersuchungen zur Aktivierung von rascherstarrten Mg-Ni-Y-Legierungen als Wasserstoffspeichermaterialien

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Magnesiumlegierungen eignen sich zur reversiblen und kompakten Wasserstoffspeicherung, d.h. sie werden zukünftig von hohem gesellschaftlichem Nutzen im Bereich mobiler und dezentraler Energiespeicherung sein. Wie in Vorarbeiten gezeigt wurde, kann das Melt-Spinning-Verfahren genutzt werden, um Mg-Legierungen mit hoher Homogenität, Reinheit und Ausbeute zu erzeugen. Zur Einstellung einer schnellen Kinetik der (De-)Hydrierung müssen die schmelzgesponnenen Legierungen durch einen Aktivierungsprozess (Wärmebehandlung unter Wasserstoff) in einen möglichst feinkristallinen Zustand überführt werden. Diese Aktivierung wird bisher rein empirisch vorgenommen. Die Bildung nanokristalliner Phasen unter definierter H2-Atmosphäre aus dem amorphen Zustand heraus ist bisher nicht verstanden.Ziel des beantragten Projektes ist es, die Vorgänge während der Aktivierung am Beispiel von rascherstarrten Mg-Ni-Y-Legierungen im Detail zu beschreiben und die Zusammenhänge zwischen dem entstehenden kristallinen Werkstoffzustand und dem H2-Speicherverhalten aufzuklären. Es ist eine besonders geringe Korngröße ≤ 100 nm für eine schnelle Sorptionskinetik anzustreben. Hierbei ist bereits bei der Aktivierung die Langzeitstabilität des H2-Speichermaterials in vorbedachter Weise einzustellen. Speziell soll der Ansatz untersucht werden, inwieweit sich während der Aktivierung unter definiertem H2-Partialdruck bildende stabile Y-H-Phasen hemmend auf das Kornwachstum anderer Phasen auswirken. Bei systematischer Variation des Temperatur- Zeit-Regimes, des H2-Partialdruckes sowie der Legierungszusammensetzung sollen die Vorgänge der Keim- und Phasenbildung und des Kornwachstums bei der Aktivierung untersucht werden. Als Methoden werden vorrangig Struktur- und thermoanalytische Verfahren eingesetzt. Die Ergebnisse der Strukturuntersuchungen sollen mit denen des H2-Speicherverhaltens korreliert werden. Aus den gewonnen Erkenntnissen wird ein Beitrag zu besseren H2-Speichermaterialien bei niedrigeren Desorptionstemperaturen erwartet.