Design, síntese e caracterização de ligas multicomponentes contendo Mg para armazenagem de hidrogênio
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Data de Publicação: | 2022 |
Tipo de documento: | Dissertação |
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Título da fonte: | Repositório Institucional da UFSCAR |
Texto Completo: | https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/15633 |
Resumo: | The use of hydrogen as an alternative fuel has been investigated due to its great potential to be used as an energy vector. One of the challenges for its wide application is to store it safely and efficiently. Therefore, metallic hydrides have been studied as a promising alternative for hydrogen storage in solid state. Moreover, multicomponent (MC) alloys are currently gaining attention because they can increase the possibility of obtaining materials for this application, due to their large compositional field. Recently, it was reported in the literature that some alloys with body centered cubic (BCC) structure present high storage capacity. There are many works dedicated to the study of MCs alloys composed only by transition metals, which ends up limiting the gravimetric capacity, due to the density. Therefore, the use of the element Mg in the composition of these alloys is proposed, since it has low density and good affinity with hydrogen. The present work made use of the parameters ∅, Ω, ������� (%) and VEC, as a method of composition selection, which resulted in the alloy Mg35Al15Ti25V10Zn15. This alloy was synthesized by mechanical alloy (MA) and reactive milling (RM), structurally characterized and its hydrogen storage properties were analyzed. The alloy produced by MA was composed of a BCC phase, with an amount of unmixed Mg, absorbing about 2.5 %p. of H2 at 375°C and 4 MPa. The alloy produced by RM was composed of a mixture of a face centered cubic (FCC) hydride and MgH2, having a desorption capacity of 2.75 %p. H2. Furthermore, the desorption behavior was analyzed, and it was observed that MgH2 is the first to desorb and the desorption sequence is complete after the decomposition of the FCC and body centered tetragonal (BCT) phases, leading to the formation of the BCC phase. |
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Moreover, multicomponent (MC) alloys are currently gaining attention because they can increase the possibility of obtaining materials for this application, due to their large compositional field. Recently, it was reported in the literature that some alloys with body centered cubic (BCC) structure present high storage capacity. There are many works dedicated to the study of MCs alloys composed only by transition metals, which ends up limiting the gravimetric capacity, due to the density. Therefore, the use of the element Mg in the composition of these alloys is proposed, since it has low density and good affinity with hydrogen. The present work made use of the parameters ∅, Ω, ������� (%) and VEC, as a method of composition selection, which resulted in the alloy Mg35Al15Ti25V10Zn15. This alloy was synthesized by mechanical alloy (MA) and reactive milling (RM), structurally characterized and its hydrogen storage properties were analyzed. The alloy produced by MA was composed of a BCC phase, with an amount of unmixed Mg, absorbing about 2.5 %p. of H2 at 375°C and 4 MPa. The alloy produced by RM was composed of a mixture of a face centered cubic (FCC) hydride and MgH2, having a desorption capacity of 2.75 %p. H2. Furthermore, the desorption behavior was analyzed, and it was observed that MgH2 is the first to desorb and the desorption sequence is complete after the decomposition of the FCC and body centered tetragonal (BCT) phases, leading to the formation of the BCC phase.O uso do hidrogênio como combustível alternativo tem sido investigado devido ao seu grande potencial para ser usado como vetor de energia. Um dos desafios para sua ampla aplicação é conseguir armazená-lo de forma segura e eficaz. Logo, hidretos metálicos vêm sendo estudados como alternativa promissora para armazenagem de hidrogênio no estado sólido. Além disso, ligas multicomponentes (MCs) estão ganhando muita atenção atualmente, pois podem aumentar a possibilidade de se conseguir materiais para esta função, devido ao seu grande campo composicional. Recentemente, foi reportado na literatura que algumas ligas com estrutura cúbica de corpo centrado (CCC) apresentaram elevada capacidade de armazenagem. Existem muitos trabalhos dedicados ao estudo de ligas MCs compostas apenas por metais de transição, o que acaba por limitar a capacidade gravimétrica, devido à densidade. Por isso, propõe-se o uso do elemento Mg na composição dessas ligas, uma vez que possui baixa densidade e boa afinidade com o hidrogênio. O presente trabalho fez uso dos parâmetros ∅, Ω, (%) e VEC, como método de seleção da composição, que resultou na liga Mg35Al15Ti25V10Zn15. Esta liga foi sintetizada por elaboração mecânica de liga (EML) e moagem reativa (MR), caracterizada estruturalmente e suas propriedades de armazenagem de hidrogênio foram analisadas. A liga produzida pela EML foi composta por uma fase CCC, com uma quantidade de Mg remanescente, tendo absorvido cerca de 2,5 %p. de H2 a 375°C e 4 MPa. Já a liga produzida por MR foi composta por uma mistura de um hidreto cúbico de face centrado (CFC) e MgH2, tendo capacidade de dessorção de 2,75 %p. H2. Além disso, o comportamento de dessorção foi analisado, sendo observado que o MgH2 é o primeiro a dessorver e a sequência de dessorção é completa após a decomposição das fases CFC e tetragonal de corpo centrado (TCC), levando à formação da fase CCC.OutraporUniversidade Federal de São CarlosCâmpus São CarlosPrograma de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais - PPGCEMUFSCarAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessArmazenagem de hidrogênioLigas multicomponentesLigas de MgMoagem de alta energiaHydrogen storageMulticomponent alloysENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA::METALURGIA DE TRANSFORMACAODesign, síntese e caracterização de ligas multicomponentes contendo Mg para armazenagem de hidrogênioDesign, synthesis and characterization of multicomponent alloys containing Mg for hydrogen storageinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesis600600568abd57-0e60-4552-b88c-e4fa0419bac1reponame:Repositório Institucional da UFSCARinstname:Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)instacron:UFSCARORIGINALDissertação_MarianaFerraz.pdfDissertação_MarianaFerraz.pdfDissertação Mariana Ferrazapplication/pdf2675624https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/15633/1/Disserta%c3%a7%c3%a3o_MarianaFerraz.pdf4c4874dd9839fa2677eca2db1c5d2ab3MD51BCO carta comprovante autoarquivamento.pdfBCO carta comprovante autoarquivamento.pdfapplication/pdf235542https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/15633/2/BCO%20carta%20comprovante%20autoarquivamento.pdf49a2259353cc389eb0b8317dc93076bbMD52CC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-8811https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/15633/3/license_rdfe39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34MD53TEXTDissertação_MarianaFerraz.pdf.txtDissertação_MarianaFerraz.pdf.txtExtracted texttext/plain117004https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/15633/4/Disserta%c3%a7%c3%a3o_MarianaFerraz.pdf.txt62b794b6b16c5278af95d3d854eb38c0MD54BCO carta comprovante autoarquivamento.pdf.txtBCO carta comprovante autoarquivamento.pdf.txtExtracted texttext/plain1453https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/15633/6/BCO%20carta%20comprovante%20autoarquivamento.pdf.txt4dcb3e2cb8bf6624e7685a2466469143MD56THUMBNAILDissertação_MarianaFerraz.pdf.jpgDissertação_MarianaFerraz.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg6022https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/15633/5/Disserta%c3%a7%c3%a3o_MarianaFerraz.pdf.jpg5ccd6a6fbe3faf301c21f5cb394265d3MD55BCO carta comprovante autoarquivamento.pdf.jpgBCO carta comprovante autoarquivamento.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg10399https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/15633/7/BCO%20carta%20comprovante%20autoarquivamento.pdf.jpg3bfbed3ae75d2e6cd2aee191ecdcff1cMD57ufscar/156332023-09-18 18:32:26.207oai:repositorio.ufscar.br:ufscar/15633Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufscar.br/oai/requestopendoar:43222023-09-18T18:32:26Repositório Institucional da UFSCAR - Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)false |
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