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Wasserstoffspeicherung in SPD-nanokristallisierten ZK60 Magnesiumlegierungen

Harald Kropik

Art der Arbeit

Diplomarbeit

Universität

Universität Wien

Fakultät

Fakultät für Physik

Betreuer*in

Michael Zehetbauer

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URN

urn:nbn:at:at-ubw:1-29696.33818.124453-8

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Abstracts

Abstract

(Deutsch)

Wasserstoff ist ein Energieträger, der in Zukunft sicher an Bedeutung gewinnen wird. Ein wichtiger Faktor bei der Nutzung dieses umweltfreundlichen Energieträgers ist seine sichere Speicherung des Wasserstoffes. Eine mögliche Art, Wasserstoff zu speichern, ist es, ihn in Metalle einzulagern. Der große Vorteil dieser Lagerung besteht darin, dass der Wasserstoff in gebundener Form vorliegt und somit die Explosionsgefahr minimiert wird, und außerdem, dass diese Art von Speicherung sehr viel weniger Volumen benötigt als eine solche in gas-förmiger oder flüssiger Form. Eine wichtige Bedingung für die Anwendung (z.B. im automo-tiven Bereich) ist aber auch, dass die Speicherung bzw. Entladung rasch erfolgt (man spricht von ausreichender „Kinetik“) und dies bei nicht zu hohen Temperaturen, da sonst die Ener-giebilanz wieder verschlechtert bzw. die Realisierbarkeit für Transportmittel zu aufwendig wird. Ein Weg, die Kinetik zu verbessern, stellt die Nanokristallisierung dar, wo aufgrund der Kleinheit der Kristallite („Körner“) deutlich mehr gestörte Kristallbereiche vorhanden sind, in denen der Wasserstofftransport viel schneller einhergeht. Die Nanokristallisierung geschieht meist durch Mahlen der Materialen zu Pulvern („High Energy Ball Milling“ – Kugelmahlen). Solche Pulver haben aber den Nachteil, dass sie bereits bei der Produktion leicht verunreini-gen und dass sie außerdem aufgrund der Kleinheit der Partikel eine toxische Wirkung auf den menschlichen Körper ausüben können. In den letzten Jahren hat sich eine neue Methode der Nanokristallisierung etabliert, die es mittels spezieller Techniken von plastischer Hochverformung („Severe Plastic Deformation – SPD“) gestattet, massive Materialien mit nanokristalliner Struktur zu realisieren, die zudem keine merkliche Verunreinigung verursachen. Diese Arbeit setzte sich zum Ziel, nunmehr anstelle von nanokristallinen Pulvern SPD nanokristalline, massive Materialien herzustellen und die Speicherkapazität und –kinetik von Wasserstoff mit denen des pulverförmigen Mate-rials zu vergleichen. Als Material wurden Legierungen von Magnesium mit den Hauptlegie-rungselementen Zn, Zr, (ZK60) und Cr (ZK60 mit Cr) ausgewählt. Im Einzelnen sollte die Be- und Entladekinetik bzw. Speicherkapazität hinsichtlich folgender Abhängigkeiten unter-sucht werden: Temperaturabhängigkeit: Es sollte gemessen werden, wie stark die Be- und Entladekinetik von der Temperatur abhängt. Materialabhängigkeit: Es ist bereits bekannt, dass durch bestimmte Legierungselemente die Kinetik der Wasserstoff -aufnahme oder -abgabe beeinflussbar ist. Die katalytische Wirkung der Legierungselemente ist aber noch nicht vollständig geklärt bzw. für SPD nanokristallisier-te Materialien bisher noch nicht untersucht worden. Für diese Arbeit sollte ein Material mit Kinetik steigernden Zusätzen (Cr) untersucht werden. Beladestation: Für die Untersuchungen stand eine neue Wasserstoffbeladestation zur Verfü-gung. Eine Aufgabe dieser Arbeit bestand darin, diese Beladestation in Betrieb zu nehmen und den Betrieb und Messablauf zu optimieren. Die Sensoren, Messgeräte und die gesamte Ladeprozedur sollen angepasst und verbessert werden, und für die in Zukunft vorgesehene Vollautomatisierung für die Be- oder Entladevorgänge vorbereitet werden.

Autor*innen

Harald Kropik

Haupttitel (Deutsch)

Wasserstoffspeicherung in SPD-nanokristallisierten ZK60 Magnesiumlegierungen

Publikationsjahr

2008

Umfangsangabe

101 S. : Ill., graph. Darst.

Sprache

Deutsch

Beurteiler*in

Michael Zehetbauer

Klassifikation

33 Physik > 33.99 Physik: Sonstiges

AC Nummer

AC07662380

Utheses ID

2318

Studienkennzahl

UA | 412 | 406 | |

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