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Updated: Jul 3, 2025

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Published on: January 28, 2020

Aleación de entropía media ScYNdGd estabilizada con hidrógeno para almacenamiento de hidrógeno

Mateusz Balcerzak^1,2, Jéssica Bruna Ponsoni^1,3, Hilke Petersen¹

¹Heterogeneous Catalysis Department, Max-Planck-Institut für Kohlenforschung, Mülheim an der Ruhr 45470, Germany.

Journal of the American Chemical Society

|February 14, 2024

Resumen

Los investigadores exploraron aleaciones de entropía media y alta basadas en elementos de tierras raras (MEAs y HEAs) para el almacenamiento de hidrógeno. Una nueva aleación demostró una capacidad excepcional de absorción de hidrógeno y estabilizó una estructura FCC monofásica sin transformación de fase.

Área de la Ciencia:

Ciencias de los materiales
Economía del hidrógeno
Desarrollo de aleaciones

Sus antecedentes:

Las aleaciones de entropía media y alta (MEAs y HEAs) son cruciales para las tecnologías basadas en el hidrógeno.
La investigación actual se centra en las aleaciones basadas en metales de transición, descuidando los sistemas de tierras raras (REE) y las estructuras cristalinas específicas.
Hay una necesidad de nuevos materiales para el almacenamiento y la utilización eficiente de hidrógeno.

Objetivo del estudio:

Investigar las propiedades de hidrogenación y almacenamiento de hidrógeno de un MEA a base de elementos de tierras raras (ScYNdGd).
Explorar la formación de estructuras cristalinas estables tras la absorción de hidrógeno en aleaciones basadas en REE.
Evaluar la capacidad de almacenamiento de hidrógeno y el comportamiento de activación de la nueva aleación.

Principales métodos:

Síntesis y caracterización de un MEA basado en REE (ScYNdGd).
Experimentos de hidrogenación bajo condiciones suaves.
Análisis de los cambios estructurales mediante difracción de rayos X.
Medición de la capacidad de almacenamiento de hidrógeno y la cinética de desorción.

Principales resultados:

El ScYNdGd MEA estabilizó una estructura cúbica de una sola fase centrada en la cara (FCC) después de la hidrogenación.
Se logró una capacidad de almacenamiento de hidrógeno sin precedentes de 2,5 H/M sin transformación de fase.
La aleación exhibió una activación fácil incluso después de una pasivación prolongada.
La desorción de hidrógeno se produjo en dos pasos distintos, originados en sitios intersticiales octaédricos y tetraédricos.

Conclusiones:

Los MEAs basados en REE, en particular los que tienen estructuras FCC, son muy prometedores para las aplicaciones de almacenamiento de hidrógeno.
La estabilización de la fase FCC y la alta capacidad de almacenamiento ponen de relieve el potencial de esta nueva clase de materiales.
Estos hallazgos abren nuevas vías para diseñar MEAs y HEAs avanzadas basadas en REE para la economía del hidrógeno.

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