次世代水素貯蔵のためのTiZrNbTa-Al中エントロピー合金の設計

中エントロピー合金（MEAs）は、高い水素親和性、構造的安定性、および調整可能な特性により、固体状態の水素貯蔵のための有望な材料クラスを表しています。本研究では、(TiZrNbTa)100−xAlx（x = 0–10 at. %）の成分系列MEAsを調製し、アルミニウム添加が微細構造、機械的応答、および水素吸着挙動に与える影響を明らかにするために体系的に調査しました。合金はアーク溶融により合成され、焼鈍によって均質化され、顕微鏡、X線回折、密度測定、微小硬度試験、ナノインデンテーション、および水素吸着/脱着実験を使用して特性評価されました。水素吸着は、2 MPa H2での等圧吸収測定によって評価され、これに加えて水素添加試料の熱重量脱着分析が補完されました。結果は、アルミニウム添加が活性化挙動、水素取り込み、および残留水素保持に大きく影響し、同時に硬度と弾性率を非線形な方法で増加させることを示しています。5 at. % Alを含む合金は、2回目の吸収サイクルでの活性化温度が低下し、比較的高い水素容量と適度な機械的剛性を備えたバランスの取れた性能を示します。これらの発見は、制御されたアルミニウム合金化が水素-金属相互作用を調整し、固体状態水素貯蔵用途のためのTiZrNbTaベースのMEAsの性能を最適化するための効果的な戦略であることを示しています。