Resolver el trilema capacidad-estabilidad-coste en aleaciones de almacenamiento de hidrógeno de elementos múltiples a...

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Ingeniería Química
• Almacenamiento de energía

Sus antecedentes:

• Los hidruros metálicos se enfrentan a un trilema de capacidad-estabilidad-coste, lo que dificulta el almacenamiento práctico de hidrógeno.
• La investigación actual a menudo optimiza parámetros únicos, sin enfoques holísticos.
• Las aleaciones de fase C14 Laves son prometedoras pero requieren un diseño optimizado.

Objetivo del estudio:

• Proponer un nuevo paradigma de diseño para aleaciones de elementos múltiples (MPEA) en las fases C14 Laves.
• Para optimizar simultáneamente la capacidad de almacenamiento de hidrógeno, la estabilidad y el costo.
• Desarrollar materiales para aplicaciones de almacenamiento de hidrógeno con eficiencia energética.

Principales métodos:

• Orquestación de las MPEA del lado A/B en las fases C14 Laves.
• Selección elemental y ingeniería de composición precisa.
• Caracterización de la capacidad de almacenamiento de hidrógeno, termodinámica y estabilidad del ciclo.

Principales resultados:

• Un Ti_0.8Zr_0.22Mn_1.22Cr_0.53(VFe)_0.25 MPEA optimizado logró una capacidad del 2,06 por ciento en peso a 20 °C y 1,6 MPa.
• Capacidad reversible excepcional del 1,93% en peso a 80°C con una eficiencia de utilización del 93,7%.
• Robustez estructural superior con una degradación de las propiedades insignificante durante un ciclo prolongado.

Conclusiones:

• El diseño propuesto de MPEA supera el trilema capacidad-estabilidad-coste en el almacenamiento de hidrógeno.
• Este material demuestra un rendimiento superior en comparación con los materiales de fase C14 existentes.
• Establece nuevas directrices de diseño para materiales de almacenamiento de hidrógeno de alto rendimiento y rentables.