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AbstractAbstract
[en] The issue of the first hydrogenation (i.e. activation process) of the intermetallic FeTi for the storage of hydrogen is often a brake for its use in industry. The challenge lies in the design of a 'new material' whose first hydrogenation is carried out under the same conditions of moderate temperature and pressure, as during reversible absorption. Efficient solutions are to use a doping element and/or mechanical alloying process. In this work, we propose to use hafnium as a dopant. This project completes the studies that have been carried out on zirconium (e.g. commercial zirconium always contains a certain amount of hafnium). The addition of a small amount of hafnium induces the formation of a secondary phase, 'rich' in hafnium and iron. Thanks to the presence of this phase, the kinetics of activation process is improved, without prior heat treatment. The activation process consists of a single step, when the particle size is small. However, a second step appears, for particles bigger than 0.5 mm. The mechanical alloying allowed the formation of the main phase FeTi, and also enhanced the activation process. An accurate control of deposition conditions allow us to design a 'model' material by magnetron sputtering as thin layers. This 'model' material can be used to study and understand the hydrogen diffusion, at the interface of the matrix (FeTi) and the dopant (Zr or Hf). (author)
[fr]
La problematique de la premiere absorption (i.e. etape d'activation) de l'intermetallique FeTi, pour le stockage de l'hydrogene est souvent un frein pour son industrialisation. Le challenge reside dans la conception d'un 'nouveau materiau' dont la premiere etape d'hydrogenation, s'effectue dans les memes conditions de temperature et de pression moderees, que lors de l'hydrogenation reversible. Une solution est de faire appel aux performances d'un element dopant et/ou a la technique du broyage mecanique. Dans ce manuscrit, nous proposons l'utilisation de l'hafnium comme dopant. Ce projet complete les etudes qui ont ete effectuees sur le zirconium (e.g. le zirconium commercial contient toujours une certaine quantite d'hafnium). L'ajout d'une faible quantite d'hafnium induit la formation d'une phase secondaire, 'riche' en hafnium et en fer. Grace a la presence de cette phase, la cinetique de premiere absorption est considerablement amelioree, et ce, sans traitement thermique prealable. L'etape d'activation comprend un seul mecanisme lorsque la taille des particules est faible. A contrario, un second mecanisme est mis en evidence, pour des particules de taille superieure a 0,5 mm. La mecanosynthese a permis non seulement d'obtenir la phase principale FeTi, mais aussi de favoriser la premiere absorption d'hydrogene. Des parametres d'elaboration meticuleusement optimises ont rendu possible la conception d'un materiau 'modele', par pulverisation cathodique magnetron, sous forme de couche mince. Ce materiau modele pourrait servir a etudier et a comprendre la diffusion de l'hydrogene a l'interface de la matrice FeTi et du dopant Zr ou Hf. (auteur)Original Title
Amelioration et comprehension du mecanisme d'activation de l'alliage FeTi dope avec de l'hafnium, pour le stockage de l'hydrogene
Primary Subject
Source
20 Dec 2017; 142 p; 94 refs.; Available from the INIS Liaison Officer for France, see the INIS website for current contact and E-mail addresses; These Docteur, Specialites: physico-chimie de la matiere condensee et sciences de l'energie et des materiaux
Record Type
Miscellaneous
Literature Type
Thesis/Dissertation
Report Number
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