Armazenagem de hidrogênio em cavacos de magnésio produzidos por meio de usinagem criogênica

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Déo, Filipe Ferrari Galan
Data de Publicação: 2021
Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFSCAR
Texto Completo: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/15152
Resumo: Hydrogen is a clean and low cost fuel, and its storage on solid state shows out to be a possibility for large scale application. Magnesium is considered a good material for hydrogen storage due to some interesting features of magnesium hydride, and several studies were held to enhance its capacity for hydrogen absorption and desorption. Cryogenic machining is considered as an possible alternative to develop kinetics on this material, also responsible for enhancing properties of the machined parts and helping machining process. This degree final project aims to analyze the effect of cryogenic machining over hydrogen storage on magnesium chips. Shaping operation was used regarding an orthogonal cutting in order to facilitate the process analysis and chip formation, using both pure magnesium and AZ31 commercial alloy, both on dry and cryogenic conditions. Chips obtained were analyzed by scanning electron microscopy and X-ray diffraction in order to evaluate crystallographic texture and morphology. Deformation factor, shear angle, strain and strain rate were calculated and compared between specimens. Finally, two cycles of hydrogenation in each sample in order to obtain absorption and desorption curves, which were also compared. Results show that, although chips from the same material presented equal crystallographic texture and morphology, also the same calculated parameters, absorption and desorption kinetics were better when cryogenic machining was employed for the AZ31 magnesium alloy. It is believed that machining strain on low temperatures may be responsible for grain refinement on the chip, which ensures better hydrogen kinetics. Finally, it is possible that this research area may be promising, as new analysis might be developed in order to employ hydrogen as a clean fuel in large scale.
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Cryogenic machining is considered as an possible alternative to develop kinetics on this material, also responsible for enhancing properties of the machined parts and helping machining process. This degree final project aims to analyze the effect of cryogenic machining over hydrogen storage on magnesium chips. Shaping operation was used regarding an orthogonal cutting in order to facilitate the process analysis and chip formation, using both pure magnesium and AZ31 commercial alloy, both on dry and cryogenic conditions. Chips obtained were analyzed by scanning electron microscopy and X-ray diffraction in order to evaluate crystallographic texture and morphology. Deformation factor, shear angle, strain and strain rate were calculated and compared between specimens. Finally, two cycles of hydrogenation in each sample in order to obtain absorption and desorption curves, which were also compared. Results show that, although chips from the same material presented equal crystallographic texture and morphology, also the same calculated parameters, absorption and desorption kinetics were better when cryogenic machining was employed for the AZ31 magnesium alloy. It is believed that machining strain on low temperatures may be responsible for grain refinement on the chip, which ensures better hydrogen kinetics. Finally, it is possible that this research area may be promising, as new analysis might be developed in order to employ hydrogen as a clean fuel in large scale.O hidrogênio é um combustível limpo e de baixo custo, sendo que a armazenagem em estado sólido apresenta-se como uma possibilidade para sua implementação em larga escala. O magnésio é considerado um bom material para armazenagem de hidrogênio em razão de algumas características interessantes do hidreto de magnésio, e muitos estudos foram realizados para aprimorar suas capacidades de absorção e dessorção de hidrogênio. A usinagem criogênica se apresenta como possível medida para melhorar a cinética desse material, sendo também responsável por aprimorar as propriedades dos componentes usinados e também por facilitar o processo de usinagem. O presente trabalho de conclusão de curso tem como objetivo analisar a influência da usinagem criogênica na armazenagem de hidrogênio em cavacos de magnésio. Foi realizado aplainamento com corte ortogonal, com o intuito de facilitar a análise do processo de usinagem e de formação do cavaco, em magnésio puro e em uma liga comercial AZ31, em condições criogênicas e sem lubrificação. Os cavacos obtidos por esses processos foram analisados por microscopia eletrônica de varredura e por difração de raios-X, para analisar a textura cristalográfica e a morfologia das amostras. Também foi calculado o grau de recalque, ângulo de cisalhamento, deformação e taxa de deformação dos cavacos, realizando comparação entre as amostras. Por fim, foram realizadas duas ciclagens de hidrogênio em cada amostra, obtendo-se assim curvas de absorção e dessorção, as quais puderam ser comparadas entre si. Os resultados mostraram que, apesar de os cavacos de mesmo material apresentarem as mesmas características de textura cristalográfica e morfologia, bem como os mesmos valores dos parâmetros calculados, a cinética de absorção e dessorção foi melhor na usinagem criogênica para a liga de magnésio AZ31. Acredita-se que a deformação em baixas temperaturas provocadas pela usinagem tenha sido responsável por refinar a microestrutura do cavaco, o que garante uma melhor cinética de absorção e dessorção de hidrogênio. Por fim, acredita-se que essa área de estudo seja promissora, e que mais análises devem ser realizadas com o intuito de utilizar o hidrogênio em larga escala como combustível limpo.Não recebi financiamentoporUniversidade Federal de São CarlosCâmpus São CarlosEngenharia Mecânica - EMecUFSCarAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessCombustívelHidreto de magnésioAplainamentoDeformaçãoRefinamento de grãoENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::PROCESSOS DE FABRICACAOArmazenagem de hidrogênio em cavacos de magnésio produzidos por meio de usinagem criogênicaHydrogen storage on magnesium chips after cryogenic machininginfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/bachelorThesis600600e78b2a4b-098e-4e27-bdf8-208616762cfereponame:Repositório Institucional da UFSCARinstname:Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)instacron:UFSCARORIGINALTCC_FINAL.pdfTCC_FINAL.pdfapplication/pdf1751386https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/15152/1/TCC_FINAL.pdfe3d107c74e19549dc562cbbb10a17f69MD51CC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-8811https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/15152/2/license_rdfe39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34MD52TEXTTCC_FINAL.pdf.txtTCC_FINAL.pdf.txtExtracted texttext/plain68006https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/15152/3/TCC_FINAL.pdf.txtc1f3b4ff5ba038743d2ecb8c9a80d4ccMD53THUMBNAILTCC_FINAL.pdf.jpgTCC_FINAL.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg4050https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/15152/4/TCC_FINAL.pdf.jpgf65f29018da7daf3f18b2bf9670bd654MD54ufscar/151522023-09-18 18:32:20.917oai:repositorio.ufscar.br:ufscar/15152Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufscar.br/oai/requestopendoar:43222023-09-18T18:32:20Repositório Institucional da UFSCAR - Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)false
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