High-Entropy Alloys for Hydrogen Storage
 

Hochentropielegierungen sind eine neuartige Klasse fortschrittlicher Materialien, die in den letzten Jahren aufgrund ihrer vielversprechenden Eigenschaften für ein breites Anwendungsspektrum große Aufmerksamkeit geweckt haben: exzellente mechanische Eigenschaften bei hohen Temperaturen, Magnetismus, Energiespeicherung und -umwandlung sowie Korrosionsschutz. Hochentropielegierungen bestehen aus mindestens fünf metallischen Elementen, die in nahezu äquimolaren Anteilen legiert sind. Es wird angenommen, dass die hohe Konfigurationsentropie in dieser Mehrelementlegierung eine entscheidende Rolle bei der Stabilisierung des Materials in einer einzigen Phase spielt. Da jedes metallische Element des Periodensystems potenziell in unterschiedlichen Konzentrationen legiert werden könnte, eröffnet diese große Designfreiheit ein enormes Gestaltungspotenzial. Im Zusammenhang mit der Wasserstoffspeicherung hat sich gezeigt, dass die thermodynamischen Eigenschaften potenzieller Speichermaterialien durch Veränderung der Zusammensetzung und Konzentration der Legierungselemente maßgeschneidert werden können. Die Felderhoff-Gruppe forscht seit vielen Jahren an der Entwicklung neuartiger Hochentropielegierungen (HEAs) mit dem Schwerpunkt, diese Materialien in praktische technische Anwendungen zu integrieren. Ihre Arbeiten umfassen:

• Leichte HEAs für den Einsatz in mobilen Anwendungen,
• HEAs zur Speicherung von Wasserstoff bei hohem Druck für die Wasserstoffkompression,
• HEAs mit optimiertem Wasserstoffkreislaufverhalten für die Entwicklung effizienter Speichertanks und
• HEAs als reversible Wasserstoffspeichermaterialien bei niedrigen und hohen Temperaturen für verschiedene Gastrennungs- und -Reinigungsprozesse.

Ein weiterer Schwerpunkt unserer Gruppe ist die Entwicklung einfacher und nachhaltiger Synthesemethoden für HEAs in mechanochemischen Prozessen. Konventionell werden Legierungen in Schmelzprozessen synthetisiert, die hohe Temperaturen erfordern. Im Gegensatz dazu arbeitet unsere Gruppe an verschiedenen Kugelmahltechniken, die die HEA-Synthese bei Raumtemperatur ermöglichen.