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GreenH2Metals
GreenH2Metals zielt darauf ab, nachhaltige und kreislauffähige Materialien auf TiFe-Basis für die effiziente und sichere Wasserstoffspeicherung in stationären Anwendungen zu entwickeln, die aus sekundären Rohstoffquellen synthetisiert werden. Dieses Projekt kombiniert komplementäre Methoden aus den Bereichen Materialwissenschaft, computergestützte Modellierung, Nachhaltigkeitsanalyse und Sicherheitstechnik:Materialsynthese und -charakterisierung: Forschungsteams synthetisieren TiFe-Legierungen aus verschiedenen sekundären Materialquellen mittels Lichtbogenschmelzen und charakterisieren anschließend die Mikrostruktur, Zusammensetzung sowie die Wasserstoffabsorptions- und -freisetzungseigenschaften durch volumetrische Methoden, Kalorimetrie, Rasterelektronenmikroskopie (REM) und Rastertransmissionselektronenmikroskopie (STEM).Computergestützte Thermodynamik und mesoskopische Kinetik: Fortgeschrittene Ab-initio-quantenmechanische Simulationen sagen voraus, wie Legierungselemente und Verunreinigungen die Stabilität von Hydridphasen, kinetische Barrieren für die Wasserstoffaufnahme und -freisetzung sowie Degradationsmechanismen beeinflussen. Diese Erkenntnisse fließen in mesoskopische kinetische Simulationen ein, die die Wasserstoffabsorption und -freisetzung unter realistischen Betriebsbedingungen modellieren.Korrelationen zwischen Mikrostruktur und Eigenschaften: Hochauflösende Mikroskopietechniken, einschließlich Atomsonden-Tomographie (APT), machen die Verteilung von Elementen und Defekten auf atomarer Ebene sichtbar und korrelieren mikrostrukturelle Merkmale direkt mit der Wasserstoffspeicherleistung und der Zyklusstabilität.Lebenszyklus- und Kritikalitätsbewertung: Systematische Bewertung von Umweltauswirkungen, Ressourcenverfügbarkeitsbeschränkungen und wirtschaftlichen Kosten über den gesamten Materiallebenszyklus, um politischen Entscheidungsträgern und der Industrie eine datengestützte Orientierungshilfe für den Einsatz der zirkulären Wasserstoffspeicherung zu bieten.Explosionssicherheit: Experimentelle Bestimmung von Staubexplosionskennwerten – einschließlich Mindestzündenergie, maximalem Explosionsdruck und Druckanstiegsgeschwindigkeit – über verschiedene TiFe-Zusammensetzungen und Wasserstoff-Luft-Gemische hinweg, was die Entwicklung praktischer Explosionsschutzmaßnahmen für Produktions- und Recyclinganlagen ermöglicht.
Handlungsfeld:
Forschung
- 12 - Nachhaltiger Konsum und Produktion
- Fakultät 5 - Georessourcen und Materialtechnik
- Dezernat 4 - Forschung
Adresse:
Wüllnerstr. 2, Institut für Anthropogene Stoffkreisläufe
Kontakt:
Neda Fereidounizadeh
neda.fereidounizadeh@ants.rwth-aachen.de
Status:
Kontinuierlich