Corrosão em materiais usados no armazenamento de energia aplicado à tecnologia solar térmica de concentração

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Gil, Mafalda Susano
Data de Publicação: 2022
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
Texto Completo: http://hdl.handle.net/10451/56550
Resumo: Tese de mestrado, Química Tecnológica, 2022, Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências
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spelling Corrosão em materiais usados no armazenamento de energia aplicado à tecnologia solar térmica de concentraçãoCorrosãoAISI 316LArmazenamento de energia térmicaCSPSal de carbonatos LiNaKTeses de mestrado - 2022Departamento de Química e BioquímicaTese de mestrado, Química Tecnológica, 2022, Universidade de Lisboa, Faculdade de CiênciasO crescente desenvolvimento e implementação de tecnologias de energia solar de concentração (CSP) que utilizam fluidos de transferência de calor para o armazenamento de energia, exige um estudo premente dos efeitos corrosivos que estes fluidos, submetidos a altas temperaturas, provocam nos materiais estruturais, a fim de melhorar o projeto de uma central de CSP. O presente trabalho tem como objetivo estudar a corrosão do aço inoxidável AISI 316L em contacto com uma mistura eutética de sal fundido de carbonatos de lítio, sódio e potássio (32,1; 33,4; 34,5 p/p), em ensaios de longa duração a 650 °C, através do estudo da velocidade e do mecanismo de corrosão. Complementarmente estudou-se a velocidade de corrosão do aço AISI 321H. A avaliação da velocidade de corrosão foi efetuada por gravimetria utilizando o método de decapagem normalizado (ISO 17245:2015), previamente selecionado experimentalmente. Para o AISI 316L verificou-se que a perda de massa aumentou linearmente com o tempo, traduzindo-se numa velocidade de corrosão inicial mais elevada, que vai diminuindo até estabilizar nos de 200-300 m/ano. Comparando os dois aços inoxidáveis estudados, verificou-se que têm um comportamento semelhante. O mecanismo de corrosão do AISI 316L foi avaliado através das técnicas SEM/EDS e XRD, verificando-se várias camadas de óxidos, sendo estas bastante definidas e com composições distintas entre si, distinguindo-se quatro camadas de óxidos a partir das 1440 h. Os produtos de corrosão identificados após 3000 h de exposição ao sal são LiCrO2, NiO, Li5Fe5O8 e MgO. Relativamente à caracterização da mistura de sal fundido, através da técnica de DSC, observou-se que o sal é termicamente estável até 650 °C. Tendo em conta os resultados obtidos conclui-se que o aço AISI 316L não é adequado para ser utilizado como material estrutural em centrais de CSP quando o sal de carbonatos LiNaK é utilizado como HTF, a 650 °C.The increasing development and implementation of concentrating solar power (CSP) technologies that use heat transfer fluids for energy storage, requires an urgent study of the high temperature corrosion that these fluids cause on structural materials, in order to improve the design of a CSP plant. This paperwork aims to study the corrosion of AISI 316L stainless steel in contact with a eutectic molten salt mixture of lithium, sodium and potassium carbonates (32.1; 33.4; 34.5 w/w), in long duration tests at 650 °C, by studying the corrosion rate and mechanism. In addition, the corrosion rate of AISI 321H steel was also studied. The assessment of the corrosion rate was performed by gravimetry using the standardized pickling method (ISO 17245:2015), previously selected experimentally. For AISI 316L it was found that the mass loss increased linearly with time, which translates into a higher initial corrosion rate, decreasing until it stabilizes in the 200-300 m/year. Comparing the two austenitic stainless steels studied, it was found that they behave similarly to each other. The corrosion mechanisms were assessed through SEM/EDS and XRD, verifying several layers of oxides, which were well defined and with different compositions, and four layers of oxides can be distinguished as of 1440 h. The corrosion products identified after 3000 h of exposure to the salt are LiCrO2, NiO, Li5Fe5O8 and MgO. Regarding the characterization of the mixture of molten salt, DSC was used, observing that the salt is thermally stable at 650 °C. Considering the results obtained it is possible to conclude that AISI 316L steel is not adequate for use as a structural material in CSP plants when the LiNaK carbonates salt is used as HTF at 650 °C.Lourenço, Maria José Vitoriano, 1969-Diamantino, Teresa CunhaRepositório da Universidade de LisboaGil, Mafalda Susano202220222024-12-31T00:00:00Z2022-01-01T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/10451/56550porinfo:eu-repo/semantics/embargoedAccessreponame:Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)instname:Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãoinstacron:RCAAP2023-11-08T17:04:14Zoai:repositorio.ul.pt:10451/56550Portal AgregadorONGhttps://www.rcaap.pt/oai/openaireopendoar:71602024-03-19T22:07:06.115037Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãofalse
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