A influência da adição de MgH₂ em Mg visando a aplicação em tanques de armazenagem de hidrogênio
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Data de Publicação: | 2018 |
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Texto Completo: | https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/10886 |
Resumo: | Magnesium Hydride is a promising material for Hydrogen storage, due to its high capacity, excellent reversibility and low cost of metallic magnesium. High energy ball milling is the main technique for obtaining Mg with reaction kinetics adequate to H2 storage applications. It however possesses high energetic cost and low productivity, besides inflicting air sensitivity, raising processing costs. Previous studies demonstrated that the incorporation of 5% MgH2 to Mg improves its activation kinetics with reduced milling times. In this work, we evaluated the effect of the addition of increasing MgH2 contents to Mg on its activation kinetics and in characteristics of interest for storage tanks, such as air resistance, cyclability and thermal conductivity. Commercial Mg plates were extensively cold rolled, followed by a short ball milling step with addition of hydride. Part of the resulting material was compacted, and air exposed for 1 month. The hydrogen sorption properties were evaluated with a Sieverts-type apparatus and microstructural characterization was done via scanning electron microscopy and X-ray diffraction. The addition of 10% or more MgH2 endowed Mg with fast activation. Mg+MgH2 compacts have air resistance far superior to 100% MgH2 compacts, while keeping full capacity, fast kinetics and cyclability. The porosity after compaction was also lower for Mg+MgH2. The fast activation kinetics, together with the air resistance, allows Mg+MgH2 to be used as the starting material in Mg-based H2 storage tanks, eliminating the need for controlled atmosphere and reducing the necessity of ball milling. |
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Chanchetti, Lucas FaccioniIshikawa, Tomaz Toshimihttp://lattes.cnpq.br/5726055117451807Leiva, Daniel Rodrigohttp://lattes.cnpq.br/6576844591900987http://lattes.cnpq.br/19410779012107890639f21d-5187-4f74-90b7-8486cae6da092019-01-31T11:38:07Z2019-01-31T11:38:07Z2018-09-28CHANCHETTI, Lucas Faccioni. A influência da adição de MgH₂ em Mg visando a aplicação em tanques de armazenagem de hidrogênio. 2018. Tese (Doutorado em Ciência e Engenharia de Materiais) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2018. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/10886.https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/10886Magnesium Hydride is a promising material for Hydrogen storage, due to its high capacity, excellent reversibility and low cost of metallic magnesium. High energy ball milling is the main technique for obtaining Mg with reaction kinetics adequate to H2 storage applications. It however possesses high energetic cost and low productivity, besides inflicting air sensitivity, raising processing costs. Previous studies demonstrated that the incorporation of 5% MgH2 to Mg improves its activation kinetics with reduced milling times. In this work, we evaluated the effect of the addition of increasing MgH2 contents to Mg on its activation kinetics and in characteristics of interest for storage tanks, such as air resistance, cyclability and thermal conductivity. Commercial Mg plates were extensively cold rolled, followed by a short ball milling step with addition of hydride. Part of the resulting material was compacted, and air exposed for 1 month. The hydrogen sorption properties were evaluated with a Sieverts-type apparatus and microstructural characterization was done via scanning electron microscopy and X-ray diffraction. The addition of 10% or more MgH2 endowed Mg with fast activation. Mg+MgH2 compacts have air resistance far superior to 100% MgH2 compacts, while keeping full capacity, fast kinetics and cyclability. The porosity after compaction was also lower for Mg+MgH2. The fast activation kinetics, together with the air resistance, allows Mg+MgH2 to be used as the starting material in Mg-based H2 storage tanks, eliminating the need for controlled atmosphere and reducing the necessity of ball milling.O Hidreto de Magnésio é um material promissor para armazenamento de hidrogênio, devido à elevada capacidade, excelente reversibilidade e ao baixo custo do magnésio metálico. A principal técnica para obtenção de Mg com cinética adequada ao armazenamento de H2 é a moagem de alta energia. Porém, esta técnica possui elevado consumo energético e baixa produtividade, além do material resultante sofrer oxidação com a exposição ao ar, elevando os custos de processamento. Estudos anteriores demonstraram que a incorporação de 5% de MgH2 em Mg melhora sua cinética de ativação com tempos reduzidos de moagem. Neste trabalho, avaliou-se o efeito da aditivação de Mg com teores crescentes de MgH2, a fiem de entender seu efeito na cinética de ativação e em características de interesse em para tanques, como: resistência ao ar, ciclabilidade e condutividade térmica. Placas de Mg comercial foram laminadas extensivamente a frio, seguidas de uma curta etapa de moagem de alta energia com adição de hidreto. Parte do material resultante foi compactado e exposto ao ar durante 1 mês. As propriedades de sorção de hidrogênio foram avaliadas em aparatos de Sieverts, e a microestrutura caracterizada por microscopia eletrônica de varredura e difração de raios X. A adição de 10%, 15% e 20% de MgH2 conferiu ativação rápida ao Mg. Para compostos de Mg+MgH2 compactados foi obtida uma resistência ao ar superior à de compactados de 100% MgH2, mantendo sua capacidade, ativação rápida e ciclabilidade, além de resultarem em uma menor porosidade. A cinética rápida de ativação, aliada à resistência ao ar, possibilita do uso do Mg+MgH2 como material de partida em tanques de H2 baseados em Mg, dispensando atmosfera controlada e reduzindo a necessidade de moagem de alta energia.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)CAPES: Código de financiamento 001.porUniversidade Federal de São CarlosCâmpus São CarlosPrograma de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais - PPGCEMUFSCarHidreto de magnésioCinética de ativaçãoDispositivos para armazenamento de hidrogênioMagnesium hydrideActivation kineticsHydrogen storage devicesENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA::METALURGIA DE TRANSFORMACAOA influência da adição de MgH₂ em Mg visando a aplicação em tanques de armazenagem de hidrogênioThe influence of MgH2 addition in Mg for application in hydrogen storage tanksinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisOnline600600bd9a0118-adf9-4d51-85af-a537cc93e45dinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UFSCARinstname:Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)instacron:UFSCARORIGINALLucas Faccioni Chanchetti - Tese (v final PPGCEM).pdfLucas Faccioni Chanchetti - Tese (v final PPGCEM).pdfapplication/pdf6473241https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/10886/1/Lucas%20Faccioni%20Chanchetti%20-%20Tese%20%28v%20final%20PPGCEM%29.pdf6b1a95ebbed48f4bd0bfcc83728101f5MD51LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; 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