Mostrar registro simples

dc.contributor.authorDias, Gabriela Chimello Mayer
dc.date.accessioned2022-04-05T10:49:22Z
dc.date.available2022-04-05T10:49:22Z
dc.date.issued2021-11-16
dc.identifier.citationDIAS, Gabriela Chimello Mayer. Design of a solid-state hydrogen storage tank for application in the European Spallation Source (ESS). 2021. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia de Materiais) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2021. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/15803.*
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/15803
dc.description.abstractThe European Spallation Source, located in Lund, Sweden, is one of the largest scientific and technological infrastructures currently under construction and will be the world’s most powerful neutron source. Its operation will be based on proton acceleration and scattering technology, giving rise to neutron beams up to 100 times brighter than those obtained by existing sources in Europe. In summary, a proton beam is produced by rapidly varying electromagnetic fields, heating hydrogen gas so that electrons evaporate from the hydrogen molecules. The beam will then be accelerated until it hits a target made of stainless steel and containing bricks of tungsten, generating scattering neutrons used in various scientific instruments. However, there is a problem related to the storage of the hydrogen gas used in producing the proton beam. Initially, a cylinder containing 5 liters of H2 at 150 bar pressure was designed, but local regulations state that the pressure cannot exceed 1.45 bar. In this scenario, hydrogen storage in the solid state through metal hydrides would be an excellent alternative for storing the required volume of hydrogen at a much lower pressure level and with a higher volumetric density. Therefore, the goal of this work was to design a tank for solid-state hydrogen storage, ensuring a pressure level below 1.45 bar. For this, a multicomponent alloy was selected through results reported in the literature and compositional adjustments based on a thermodynamic model that allows the prediction of PCT (Pressure-Composition-Temperature) diagrams. Furthermore, calculations were performed for the tank sizing, and its components were selected and analyzed, resulting in two project options. Next, a cost projection for the tank production was elaborated, involving the costs of raw materials to produce the selected alloy and the components chosen to compose the tank. Finally, a prototype and proof-of-concept tests were proposed to verify essential properties for this project, such as the H2 flow rate reached.eng
dc.description.sponsorshipNão recebi financiamentopor
dc.language.isoengeng
dc.publisherUniversidade Federal de São Carlospor
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil*
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/*
dc.subjectArmazenagem de hidrogênio no estado sólidopor
dc.subjectHidretos metálicospor
dc.subjectLigas multicomponentespor
dc.subjectTanque de hidrogêniopor
dc.subjectHydrogen solid-state storageeng
dc.subjectMetal hydrideseng
dc.subjectMulticomponent alloyseng
dc.subjectHydrogen tankeng
dc.titleDesign of a solid-state hydrogen storage tank for application in the European Spallation Source (ESS)eng
dc.title.alternativeDesign de um tanque de armazenagem de hidrogênio no estado sólido para aplicação na Fonte de Espalação Europeia (ESS)por
dc.typeTCCpor
dc.contributor.advisor1Zepon, Guilherme
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/7924187202036614por
dc.contributor.advisor-co1Ferreira, Marcelo Juni
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/5471938976013160por
dc.description.resumoA European Spallation Source, localizada em Lund, na Suécia, é uma das maiores infraestruturas científicas e tecnológicas em construção atualmente, e será a fonte de nêutrons mais potente do mundo. Seu funcionamento irá se basear na aceleração de prótons e espalhamento, dando origem a feixes de nêutrons 100 vezes mais brilhantes do que os obtidos pelas fontes já existentes na Europa. Basicamente, um feixe de prótons é produzido pelo aquecimento de gás hidrogênio com a variação rápida de campos eletromagnéticos, levando à evaporação dos elétrons das moléculas. Assim, o feixe será acelerado até atingir um alvo de aço inoxidável revestido com tungstênio, gerando o espalhamento de nêutrons que serão utilizados em diversos instrumentos científicos. Entretanto, há um problema relacionado ao armazenamento do gás hidrogênio utilizado na produção do feixe de prótons. De início, foi projetado um cilindro contendo 5 litros de H2 em 150 bar de pressão, mas a regulamentação local estabelece que a pressão não pode ultrapassar 1,45 bar. Nesse cenário, o armazenamento de hidrogênio no estado sólido por meio de hidretos metálicos seria uma ótima alternativa para a armazenagem do volume requerido de hidrogênio em um nível de pressão muito menor e com uma maior densidade volumétrica. O objetivo deste trabalho de conclusão de curso foi projetar um tanque para a armazenagem de hidrogênio no estado sólido assegurando um nível de pressão abaixo de 1,45 bar. Para isso, uma liga multicomponente foi selecionada através de resultados reportados na literatura e ajustes composicionais baseados em um modelo termodinâmico que permite a previsão de curvas PCT (PressãoComposição-Temperatura). Ademais, foram realizados cálculos para o dimensionamento do tanque e seus componentes foram selecionados e analisados, resultando em duas opções de projeto. Em seguida, foi elaborada uma projeção dos custos para a produção do tanque, envolvendo os custos das matérias-primas para a produção da liga selecionada e dos componentes escolhidos para compor o tanque. Por fim, um protótipo e testes de prova de conceito foram propostos a fim de verificar propriedades importantes para o projeto, como o fluxo de H2 obtido.por
dc.publisher.initialsUFSCarpor
dc.subject.cnpqENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA::METALURGIA FISICApor
dc.publisher.addressCâmpus São Carlospor
dc.contributor.authorlatteshttp://lattes.cnpq.br/7085380229734116por
dc.publisher.courseEngenharia de Materiais - EMapor


Arquivos deste item

Thumbnail
Thumbnail

Este item aparece na(s) seguinte(s) coleção(s)

Mostrar registro simples

Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil
Exceto quando indicado o contrário, a licença deste item é descrito como Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil