Chemo-mechanical coupling in nanoporous palladium-hydrogen

Abstract

In dieser Arbeit wird die Herstellung von monolithischem, gleichförmigem nanoporösem Palladium über einen elektrochemischen Ein-Schritt-Prozess des Entlegierens von Kupfer-Palladium-Legierungen in Schwefelsäure entwickelt und etabliert. An diesem neuartigen Material werden mechanische Reaktionen wie Ausdehnung und Elastizitätsvariationen durch elektrochemisch kontrollierte Wasserstoffaufnahme mittels in-situ Dilatometrie und in-situ dynamisch mechanischer Analyse untersucht. Die Änderung des experimentell ermittelten Elastizitätsmoduls von nanoporösem Palladium unter Wasserstoffbeladung stimmt hervorragend mit den Vorhersagen der Larché-Cahn Theorie der Elastizität offener Systeme überein.

This thesis establishes the synthesis of monolithic, uniform nanoporous palladium via a single-step electrochemical dealloying of copper-palladium alloys in sulfuric acid. With this nanoporous palladium material, mechanical responses such as large strain and elasticity variations through electrochemically controlled hydrogen sorption are explored by in-situ dilatometry and in-situ dynamic mechanical analysis. The variation of experimentally measured Young’s modulus of nanoporous palladium with hydrogen content agrees well with prediction by Larché-Cahn open-system elasticity theory.