Refractory high entropy alloys for hydrogen storage
Alliages à haute entropie contenant des éléments réfractaires pour le stockage de l'hydrogène
Résumé
The new classification of alloys, known as high entropy alloys, has promising properties for energy storage applications, stationary and mobile, to safely store and transport hydrogen in the solid-state. However, the hydrogen storage properties of these alloys are scarcely investigated and much more research is needed to understand these properties and their relationship with the material structure. This project proposes the study of different single-phased refractory high entropy alloys and evaluation of their hydrogen sorption properties with the intention to understand the fundamental properties of the high entropy alloys and hydrogen storage.Three different synthetic methodologies were employed for the preparation of the alloys (arc melting, inert ball milling, and reactive ball milling) to evaluate the effect of the microstructure on the hydrogen sorption properties. The chemical composition of the alloys was optimized to have comparable 4- and 5-element alloys in single phase in the form of Ti-V-Zr-Nb-M (M= Ta, Al, Mg). The hydrogen-absorption, hydrogen-desorption, hydrogen-cycling, and structural properties were investigated using manometric techniques, thermo-desorption characterization, chemical microanalysis, and diverse diffraction techniques for structural characterization (neutron, synchrotron x-ray)
La nouvelle classification des alliages, connus sous le nom d'alliages à haute entropie, présente des propriétés prometteuses pour les applications de stockage d'énergie, stationnaires et mobiles, pour stocker et transporter l'hydrogène en toute sécurité à l'état solide. Cependant, les propriétés de stockage de l'hydrogène de ces alliages sont à peine étudiées et beaucoup plus de recherches sont nécessaires pour comprendre ces propriétés et leur relation avec la structure du matériau. Ce projet propose l'étude de différents alliages réfractaires monophasés à haute entropie et l'évaluation de leurs propriétés de sorption d'hydrogène dans le but de comprendre les propriétés fondamentales des alliages à haute entropie et le stockage de l'hydrogène.Trois méthodologies de synthèse différentes ont été utilisées pour la préparation des alliages (fusion à l'arc, broyage à boulets inertes et broyage à boulets réactifs) pour évaluer l'effet de la microstructure sur les propriétés de sorption d'hydrogène. La composition chimique des alliages a été optimisée pour avoir des alliages comparables à 4 et 5 éléments en monophasé sous forme de Ti-V-Zr-Nb-M (M = Ta, Al, Mg). L'absorption d'hydrogène, la désorption de l'hydrogène, le cyclage de l'hydrogène et les propriétés structurales ont été étudiées à l'aide de techniques manométriques, de caractérisation par thermo-désorption, de microanalyse chimique et de diverses techniques de diffraction pour la caractérisation structurale (neutrons, rayons X synchrotron)
Origine : Version validée par le jury (STAR)