GreenH2Metals – Umweltfreundliche Wasserstoff-Speichersysteme aus recycelten Materialien

GreenH2Metals – Umweltfreundliche Wasserstoffspeichersysteme aus recycelten Materialien

Die Entwicklung sicherer und leistungsfähiger Wasserstoffspeichermaterialien wird besonders anspruchsvoll, wenn – wie im Projekt GreenH2Metals – konsequent recycelte Metallquellen eingesetzt werden. Die daraus resultierenden TiFe-basierten Legierungen enthalten Fremdatome (z. B. Aluminium, Vanadium, Zirkonium oder Mangan) und weisen schwankende Zusammensetzungen auf, die sowohl die Speicherleistung als auch die Sicherheit beeinflussen. An der BAM werden diese Aspekte in einem komplementären Ansatz durch physikalisch-chemische Simulationen und experimentelle sicherheitstechnische Analysen gemeinsam untersucht.

Ab-initio-Simulationen von Wasserstoffspeichermaterialien

Im Teilvorhaben „Ab-initio-basierte Simulation thermochemischer Prozesse“ untersucht die BAM den Einfluss von Fremdatomen auf TiFe-basierte Legierungen. Mithilfe der Dichtefunktionaltheorie (DFT) und von machine learning wird analysiert, wie diese Elemente die Stabilität von Hydriden, die Wasserstofflöslichkeit in Sekundärphasen, Phasenumwandlungen sowie deren Wechselwirkungen mit kristallinen Defekten wie Korngrenzen oder Antiphasengrenzen beeinflussen.

Auf dieser Grundlage werden Diffusionsbarrieren für Wasserstoff bestimmt und in mesoskalige Phasenfeldmodelle überführt. Diese erlauben die Simulation des Alterungsverhaltens und der Leistungsfähigkeit der Materialien über zahlreiche Be- und Entladezyklen und ermöglichen eine quantitative Bewertung des Einflusses der Legierungszusammensetzung auf das Wasserstoffspeicherverhalten.