Hydrogen grain-boundary diffusion in nano-crystalline Mg-films - experimental and theoretical study

• Antragstellerin: Professorin Dr. Astrid Pundt
• Fachliche Zuordnung: Thermodynamik und Kinetik sowie Eigenschaften der Phasen und Gefüge von Werkstoffen
• Förderung: Förderung von 2012 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 213953861

Korngrenzen(KG)-Diffusion von Wasserstoff (H) unterscheidet sich grundsätzlich von der substitutioneller Elemente: während die KG-Diffusion substitutioneller Elemente etwa drei Größenordnungen schneller als die im Korninneren ist, ähnelt die KG-Diffusion des interstitiell gelösten Wasserstoffes der Diffusion im Korninneren (Bulk). Dies haben Mütschele und Kirchheim 1986 an nanokristallinem Pd im bei geringen H-Konzentrationen nachgewiesen. Des Weiteren konnten Isothermen nanokristalliner Pd-H Materialien leicht durch die Annahme erklärt werden, dass KGs nicht in die Hydridphase transformieren sondern ihre amorphe Struktur und zugehörige Eigenschaften behalten. In diesem Projekt wollen wir die Annahme auf ihre Gültigkeit über den gesamten Konzentrationsbereich hin prüfen: dies würde insbesondere dazu führen, dass sich die KG-Diffusion nicht deutlich ändert. Speziell bei Transformationen in sehr stabile Hydride mit geringer Bulk-Diffusivität ist dies interessant, weil KGs dann als schnelle Pfade zur H-Diffusion agieren könnten; Die Mikrostruktur der Materialien und der mechanische Spannungszustand könnten für eine schnelle Diffusivität optimiert werden. Mg transformiert unter H-Sorption in ein stabiles Dihydrid mit einer extrem geringen Bulk-Diffusivität. Mg-H ist aufgrund seiner hohen gravimetrischen Speicherdichte außerordentlich interessant für mobile Energiespeicheranwendungen. Mg-H soll daher als Modellsystem dienen. Mit den vorgeschlagenen Untersuchungen hoffen wir, die grundlegenden Forschungsergebnisse zur Idee der Nutzung von KGs als Pfade für die H-Diffusion für das Design schneller Hydridspeicher effektiv einsetzen zu können.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen