Compósitos de poli(éter imida) com partículas nanoestruturadas de LaNi₅ para armazenamento de hidrogênio

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Neto, Gabriel Rodrigues de Almeida
Data de Publicação: 2023
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFSCAR
Texto Completo: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/18987
Resumo: Hydrogen is a promising energy vector for decarbonizing the energy matrix, but its widespread use requires safe and efficient storage systems. This study aimed to produce microparticles of polyetherimide with LaNi5 through the process of spray drying for hydrogen storage. The LaNi5 ball-milling conditions were optimized, the effects of the polyetherimide layer on H2 sorption were evaluated, microparticles were produced by spray drying with different LaNi5 contents (60, 70, and 80 wt%), and the H2 sorption properties were improved through chemical modification of polyetherimide. Stable and efficient nanostructured composites for hydrogen storage at room temperature were also produced. The results indicated that LaNi5 milling conditions with a weight ratio of milling sphere:particle of 40:1 for 1 hour and rotation of 250 or 350 RPM led to particles with good sorption and morphological properties without amorphization. Polyetherimide was efficient in accommodating LaNi5 particles during hydrogenation cycles without surface defects or metal particle detachment. The microparticles with 70 wt% LaNi5 achieved a maximum capacity of 0.7 %m during activation and about 0.5 %m after activation, requiring 43 s to reach 80% of their maximum capacity. A significant improvement in the H2 sorption kinetics was observed for the composite with 70% LaNi5 and 11.2% degree of sulfonation of polyetherimide, which also showed the best stability in air, reducing the harmful effects observed for the uncoated particle. While the intermetallic compound did not absorb H2 during the first 40 min of the analysis after 7 days of exposure to air, the composite samples reached their maximum capacity in less than 30 min. The microparticles produced by spray drying showed great potential, allowing the manufacture of microparticles with controlled size distribution, possibly kept constant in different cycles.
id SCAR_c6bae8bf895c3aa749aebaf07fc2ff78
oai_identifier_str oai:repositorio.ufscar.br:ufscar/18987
network_acronym_str SCAR
network_name_str Repositório Institucional da UFSCAR
repository_id_str 4322
spelling Neto, Gabriel Rodrigues de AlmeidaPessan, Luiz Antoniohttp://lattes.cnpq.br/8276650236213537Beatrice, Cesar Augusto Gonçalveshttps://lattes.cnpq.br/91802325752499752023-12-05T11:56:16Z2023-12-05T11:56:16Z2023-07-14NETO, Gabriel Rodrigues de Almeida. Compósitos de poli(éter imida) com partículas nanoestruturadas de LaNi₅ para armazenamento de hidrogênio. 2023. Tese (Doutorado em Ciência e Engenharia de Materiais) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2023. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/18987.https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/18987Hydrogen is a promising energy vector for decarbonizing the energy matrix, but its widespread use requires safe and efficient storage systems. This study aimed to produce microparticles of polyetherimide with LaNi5 through the process of spray drying for hydrogen storage. The LaNi5 ball-milling conditions were optimized, the effects of the polyetherimide layer on H2 sorption were evaluated, microparticles were produced by spray drying with different LaNi5 contents (60, 70, and 80 wt%), and the H2 sorption properties were improved through chemical modification of polyetherimide. Stable and efficient nanostructured composites for hydrogen storage at room temperature were also produced. The results indicated that LaNi5 milling conditions with a weight ratio of milling sphere:particle of 40:1 for 1 hour and rotation of 250 or 350 RPM led to particles with good sorption and morphological properties without amorphization. Polyetherimide was efficient in accommodating LaNi5 particles during hydrogenation cycles without surface defects or metal particle detachment. The microparticles with 70 wt% LaNi5 achieved a maximum capacity of 0.7 %m during activation and about 0.5 %m after activation, requiring 43 s to reach 80% of their maximum capacity. A significant improvement in the H2 sorption kinetics was observed for the composite with 70% LaNi5 and 11.2% degree of sulfonation of polyetherimide, which also showed the best stability in air, reducing the harmful effects observed for the uncoated particle. While the intermetallic compound did not absorb H2 during the first 40 min of the analysis after 7 days of exposure to air, the composite samples reached their maximum capacity in less than 30 min. The microparticles produced by spray drying showed great potential, allowing the manufacture of microparticles with controlled size distribution, possibly kept constant in different cycles.O hidrogênio é um vetor energético promissor para a descarbonização da matriz energética, mas seu uso generalizado requer sistemas de armazenamento seguros e eficientes. Este estudo teve como objetivo produzir micropartículas de poli(éter imida) (PEI) com LaNi5 por meio do processo de atomização por spray drying para armazenamento de hidrogênio. Foram otimizadas as condições de moagem do LaNi5, avaliados os efeitos da camada de poli(éter imida) na sorção de H2, produzidas micropartículas por spray drying com diferentes teores de LaNi5 (60, 70 e 80 %m) e melhoradas as propriedades de sorção de H2 por meio da sulfonação da PEI. Também foram produzidos compósitos nanoestruturados estáveis e eficientes para armazenamento de hidrogênio em temperatura ambiente. Os resultados indicaram que as condições de moagem de LaNi5 com relação de peso esfera:partícula de 40:1 por 1 hora e rotação de 250 ou 350 RPM formaram partículas com boas propriedades de sorção e morfológicas, sem amorfização de partículas. A PEI foi eficiente em acomodar partículas de LaNi5 durante os ciclos de hidrogenação, sem defeitos de superfície ou desprendimento de partículas metálicas. As micropartículas com 70% de LaNi5 alcançaram capacidade máxima de 0,7 %m durante a ativação e de cerca de 0,5 %m após ativada, precisando de 43 s para alcançar 80 % de sua capacidade máxima. Foi observada uma melhoria significativa na cinética de sorção de H2 do compósito com 70 %m de LaNi5 e 11,2% de grau de sulfonação da PEI, que também apresentou boa estabilidade ao ar, reduzindo os efeitos prejudiciais observados para a partícula sem revestimento. Enquanto o composto intermetálico não absorveu H2 durante os primeiros 40 min da análise após exposição por 7 dias ao ar, as amostras do compósito alcançam sua capacidade máxima em menos de 30 min. As micropartículas produzidas por spray drying apresentaram grande potencial, permitindo a fabricação de micropartículas com distribuição de tamanho controlada, que se mantem constante por diferentes ciclos.Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo, pelo apoio financeiro para realização desse trabalho (Processo nº 2018/18986-3)Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq - Processo nº 40455/2018-3).porUniversidade 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/openAccessPoli(éter imida)Armazenamento de hidrogênioLaNi5SulfonaçãoSpray dryingPolyetherimideHydrogen storageSulfonationENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICACompósitos de poli(éter imida) com partículas nanoestruturadas de LaNi₅ para armazenamento de hidrogênioPolyetherimide composites with nanostructured LaNi₅ for hydrogen storageinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisreponame:Repositório Institucional da UFSCARinstname:Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)instacron:UFSCARORIGINALGabriel Rodrigues de Almeida Neto - Tese.pdfGabriel Rodrigues de Almeida Neto - Tese.pdfTese de Doutoradoapplication/pdf10373828https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/18987/1/Gabriel%20Rodrigues%20de%20Almeida%20Neto%20-%20Tese.pdf2c2820dbb44fb98ed6d201bb0a9e9b85MD51CC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-8810https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/18987/2/license_rdff337d95da1fce0a22c77480e5e9a7aecMD52TEXTGabriel Rodrigues de Almeida Neto - Tese.pdf.txtGabriel Rodrigues de Almeida Neto - Tese.pdf.txtExtracted texttext/plain285547https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/18987/3/Gabriel%20Rodrigues%20de%20Almeida%20Neto%20-%20Tese.pdf.txtc152977bf8bd938bc8df00c77520b4b9MD53ufscar/189872024-05-14 17:23:03.002oai:repositorio.ufscar.br:ufscar/18987Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufscar.br/oai/requestopendoar:43222024-05-14T17:23:03Repositório Institucional da UFSCAR - Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)false
dc.title.por.fl_str_mv Compósitos de poli(éter imida) com partículas nanoestruturadas de LaNi₅ para armazenamento de hidrogênio
dc.title.alternative.eng.fl_str_mv Polyetherimide composites with nanostructured LaNi₅ for hydrogen storage
title Compósitos de poli(éter imida) com partículas nanoestruturadas de LaNi₅ para armazenamento de hidrogênio
spellingShingle Compósitos de poli(éter imida) com partículas nanoestruturadas de LaNi₅ para armazenamento de hidrogênio
Neto, Gabriel Rodrigues de Almeida
Poli(éter imida)
Armazenamento de hidrogênio
LaNi5
Sulfonação
Spray drying
Polyetherimide
Hydrogen storage
Sulfonation
ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA
title_short Compósitos de poli(éter imida) com partículas nanoestruturadas de LaNi₅ para armazenamento de hidrogênio
title_full Compósitos de poli(éter imida) com partículas nanoestruturadas de LaNi₅ para armazenamento de hidrogênio
title_fullStr Compósitos de poli(éter imida) com partículas nanoestruturadas de LaNi₅ para armazenamento de hidrogênio
title_full_unstemmed Compósitos de poli(éter imida) com partículas nanoestruturadas de LaNi₅ para armazenamento de hidrogênio
title_sort Compósitos de poli(éter imida) com partículas nanoestruturadas de LaNi₅ para armazenamento de hidrogênio
author Neto, Gabriel Rodrigues de Almeida
author_facet Neto, Gabriel Rodrigues de Almeida
author_role author
dc.contributor.authorlattes.por.fl_str_mv https://lattes.cnpq.br/9180232575249975
dc.contributor.author.fl_str_mv Neto, Gabriel Rodrigues de Almeida
dc.contributor.advisor1.fl_str_mv Pessan, Luiz Antonio
dc.contributor.advisor1Lattes.fl_str_mv http://lattes.cnpq.br/8276650236213537
dc.contributor.advisor-co1.fl_str_mv Beatrice, Cesar Augusto Gonçalves
contributor_str_mv Pessan, Luiz Antonio
Beatrice, Cesar Augusto Gonçalves
dc.subject.por.fl_str_mv Poli(éter imida)
Armazenamento de hidrogênio
LaNi5
Sulfonação
topic Poli(éter imida)
Armazenamento de hidrogênio
LaNi5
Sulfonação
Spray drying
Polyetherimide
Hydrogen storage
Sulfonation
ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA
dc.subject.eng.fl_str_mv Spray drying
Polyetherimide
Hydrogen storage
Sulfonation
dc.subject.cnpq.fl_str_mv ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA
description Hydrogen is a promising energy vector for decarbonizing the energy matrix, but its widespread use requires safe and efficient storage systems. This study aimed to produce microparticles of polyetherimide with LaNi5 through the process of spray drying for hydrogen storage. The LaNi5 ball-milling conditions were optimized, the effects of the polyetherimide layer on H2 sorption were evaluated, microparticles were produced by spray drying with different LaNi5 contents (60, 70, and 80 wt%), and the H2 sorption properties were improved through chemical modification of polyetherimide. Stable and efficient nanostructured composites for hydrogen storage at room temperature were also produced. The results indicated that LaNi5 milling conditions with a weight ratio of milling sphere:particle of 40:1 for 1 hour and rotation of 250 or 350 RPM led to particles with good sorption and morphological properties without amorphization. Polyetherimide was efficient in accommodating LaNi5 particles during hydrogenation cycles without surface defects or metal particle detachment. The microparticles with 70 wt% LaNi5 achieved a maximum capacity of 0.7 %m during activation and about 0.5 %m after activation, requiring 43 s to reach 80% of their maximum capacity. A significant improvement in the H2 sorption kinetics was observed for the composite with 70% LaNi5 and 11.2% degree of sulfonation of polyetherimide, which also showed the best stability in air, reducing the harmful effects observed for the uncoated particle. While the intermetallic compound did not absorb H2 during the first 40 min of the analysis after 7 days of exposure to air, the composite samples reached their maximum capacity in less than 30 min. The microparticles produced by spray drying showed great potential, allowing the manufacture of microparticles with controlled size distribution, possibly kept constant in different cycles.
publishDate 2023
dc.date.accessioned.fl_str_mv 2023-12-05T11:56:16Z
dc.date.available.fl_str_mv 2023-12-05T11:56:16Z
dc.date.issued.fl_str_mv 2023-07-14
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
format doctoralThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.citation.fl_str_mv NETO, Gabriel Rodrigues de Almeida. Compósitos de poli(éter imida) com partículas nanoestruturadas de LaNi₅ para armazenamento de hidrogênio. 2023. Tese (Doutorado em Ciência e Engenharia de Materiais) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2023. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/18987.
dc.identifier.uri.fl_str_mv https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/18987
identifier_str_mv NETO, Gabriel Rodrigues de Almeida. Compósitos de poli(éter imida) com partículas nanoestruturadas de LaNi₅ para armazenamento de hidrogênio. 2023. Tese (Doutorado em Ciência e Engenharia de Materiais) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2023. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/18987.
url https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/18987
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.rights.driver.fl_str_mv Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil
http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/
info:eu-repo/semantics/openAccess
rights_invalid_str_mv Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil
http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/
eu_rights_str_mv openAccess
dc.publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal de São Carlos
Câmpus São Carlos
dc.publisher.program.fl_str_mv Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais - PPGCEM
dc.publisher.initials.fl_str_mv UFSCar
publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal de São Carlos
Câmpus São Carlos
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Repositório Institucional da UFSCAR
instname:Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)
instacron:UFSCAR
instname_str Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)
instacron_str UFSCAR
institution UFSCAR
reponame_str Repositório Institucional da UFSCAR
collection Repositório Institucional da UFSCAR
bitstream.url.fl_str_mv https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/18987/1/Gabriel%20Rodrigues%20de%20Almeida%20Neto%20-%20Tese.pdf
https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/18987/2/license_rdf
https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/18987/3/Gabriel%20Rodrigues%20de%20Almeida%20Neto%20-%20Tese.pdf.txt
bitstream.checksum.fl_str_mv 2c2820dbb44fb98ed6d201bb0a9e9b85
f337d95da1fce0a22c77480e5e9a7aec
c152977bf8bd938bc8df00c77520b4b9
bitstream.checksumAlgorithm.fl_str_mv MD5
MD5
MD5
repository.name.fl_str_mv Repositório Institucional da UFSCAR - Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)
repository.mail.fl_str_mv
_version_ 1813715672138514432