Light Weight High Entropy Alloys for Safe and Sustainable Energy Storage

Hydrogen spiller en sentral rolle i det grønne skiftet, da det er en ren og tilgjengelig energibærer som kan brukes til å drive brenselceller og produsere elektrisitet med bare vann og varme som biprodukter. En av de største utfordringene med å bruke hydrogen som en energikilde er imidlertid lagringen. Metoder for hydrogenlagring, som gass eller væske, kan være kostbare og ineffektive. Prosjektet HESSENSE sikter på å utforske lagring av hydrogen i lette høyentropilegeringer (HEAs) i for av metallhydrider (MHs). HEAs har potensiale til å bli brukt for faststoffhydrogenlagring, noe som er en lovende tilnærming for kompakt hydrogenlagring. HESSENSE vil ta en tverrfaglig tilnærming, ved å kombinere eksperimenter, numeriske beregninger, materialutvikling og teknoøkonomiske analyser for å undersøke egenskapene til HEAs og MHs på forskjellige lengdeskalaer. Prosjektet vil involvere forskere fra ulike europeiske land, samt samarbeid mellom forskningsinstitutter, universiteter og industri. Målet er å utvikle HEA-baserte systemer for hydrogenlagring med forbedret gravimetriske tetthet, som opererer ved romtemperatur og lavt trykk, noe som vil forbedre sikkerheten og systemets effektivitet sammenlignet med nåværende lagringsmetoder. Dette prosjektet er viktig da det adresserer en kritisk aspekt ved den grønne overgangen, nemlig utviklingen av effektive, sikre og bærekraftige metoder for lagring og bruk av hydrogen. Fremskritt innen dette området kan ha en betydelig innvirkning på å akselerere bruken av hydrogen som en ren og fornybar energibærer.

HESSENSE aims to investigate the interaction of hydrogen with light-weight High Entropy Alloys (HEAs) and the corresponding metal hydrides (MHs). The development of MHs based on HEAs is of interest for energy storage applications, as they can be used as H2 carriers for solid state H2 storage. HESSENSE will be conducted as a joint effort of research institutes, universities and one SME in four different European countries. It will have an interdisciplinary approach where numerical approaches accompany experimental tasks; materials development will run in parallel with a techno-economic assessment of their sustainability; and advanced characterization techniques will be used to investigate the materials’ properties across different length scales. HESSENSE is expected to contribute to developing HEA-based hydrogen storage systems with improved gravimetric densities, that operate at ambient temperatures and low pressures, thereby enhancing safety. This can eventually improve system efficiencies compared to compressed and liquified hydrogen storage. When thermally integrated with a hydrogen fuel cell, HEAs can act as a heat sink during desorption. At the same time, the heat produced during hydrogen absorption can be re-utilized. Additionally, the thermodynamic data for the HEAs investigated within HESSENSE will be shared in open-source databases used by the wider metal hydride community to explore new compositions with ML methods. Finally, the RMCProfile7 software that will be used for the structural modeling of HEAs and optimized and further developed within HESSENSE is open source allowing for reusability and interoperability.