dc.contributor.author | Marques, Felipe | |
dc.date.accessioned | 2020-03-11T12:55:52Z | |
dc.date.available | 2020-03-11T12:55:52Z | |
dc.date.issued | 2020-02-20 | |
dc.identifier.citation | MARQUES, Felipe. Mg-containing multicomponent alloys produced by high-energy ball milling for hydrogen storage. 2020. Dissertação (Mestrado em Ciência e Engenharia de Materiais) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2020. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/12316. | * |
dc.identifier.uri | https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/12316 | |
dc.description.abstract | Hydrogen is a promising energy carrier that allows the use of energy in a sustainable form. However, safe and efficient hydrogen storage is a scientific and technological challenge that still has to be overcome. Recently it was reported that some high entropy alloys (HEAs), multicomponent alloys that crystallize as extended solid solutions with simple crystalline structures (BCC or FCC, for instance), present promising hydrogen storage properties. For example, TiVZrNbHf alloy, which forms a BCC single-phase structure, presented higher storage capacity than conventional hydrides. However, most of the papers published so far report compositions based only on transition metal elements, which limit the gravimetric capacities due to their densities. Since Mg is a low-density element promising for hydrogen storage, the study of Mg-containing multicomponent compositions is opportune. Recently, our research group studied an Mg-containing A2B type HEA system, namely, MgTiZrFe0.5Co0.5Ni0.5. This alloy formed a BCC structure when milled under argon, and this phase absorbs up to 1.2 wt.% of H2 before it undergoes a phase transition to FCC hydride during absorption kinetics. The gravimetric capacity of the alloy would have been 3.5 wt.% H2 (hydrogen over metal atoms - H/M=2) if the transformation to the dihydride phase had happened. This master project aimed to study the hydrogen storage behavior of new alloys for the Mg-Ti-Nb-Cr-Mn-Ni and Mg-Ti-Nb-Ni systems. For alloys selection, a thermodynamic model that allows predicting which compositions have the highest tendency to form single-phase microstructures based on extended solid solutions was tested. The selected alloys were produced by high-energy ball milling (HEBM) and evaluated in terms of phase formation and stability and hydrogen storage behavior. All the synthesized alloys formed solid solutions, but no single-phase was obtained and the formation of elemental segregation was observed. The Mg22Ti22Nb22Cr11Mn11Ni11 alloy synthesized under argon atmosphere and under hydrogen pressure absorbed 1.18 wt.% of H2 and desorbed 1.6 wt.% of H2, respectively. The Mg21Ti31Nb31Ni17 alloy synthesized under argon atmosphere and under hydrogen pressure absorbed 1.3 wt.% of H2 and desorbed 2.26 wt.% of H2, respectively. Based on these results, the method of alloy selection and the approach of using Mg-containing compositions could be analyzed. | eng |
dc.description.sponsorship | Outra | por |
dc.description.sponsorship | Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) | por |
dc.description.sponsorship | Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) | por |
dc.description.sponsorship | Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) | por |
dc.language.iso | eng | por |
dc.publisher | Universidade Federal de São Carlos | por |
dc.rights | Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil | * |
dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/ | * |
dc.subject | Hydrogen storage | eng |
dc.subject | Metal hydrides | eng |
dc.subject | Multicomponent alloys | eng |
dc.subject | Ball milling | eng |
dc.subject | Armazenamento de hidrogênio | por |
dc.subject | Ligas multicomponentes | por |
dc.subject | Hidretos metálicos | por |
dc.subject | Moagem de alta energia | por |
dc.title | Mg-containing multicomponent alloys produced by high-energy ball milling for hydrogen storage | eng |
dc.title.alternative | Ligas multicomponentes contendo Mg produzidas por moagem de alta energia para armazenamento de hidrogênio | por |
dc.type | Dissertação | por |
dc.contributor.advisor1 | Zepon, Guilherme | |
dc.contributor.advisor1Lattes | http://lattes.cnpq.br/7924187202036614 | por |
dc.contributor.advisor-co1 | Pinto, Haroldo Cavalcanti | |
dc.contributor.advisor-co1Lattes | http://lattes.cnpq.br/2418539772024741 | por |
dc.description.resumo | O hidrogênio é um vetor energético promissor para o uso de energia de forma sustentável. Contudo, o armazenamento seguro e eficiente de hidrogénio é um desafio científico e tecnológico a ser superado. Recentemente foi relatado que ligas de alta entropia (LAE), ligas multicomponentes que se cristalizam como soluções sólidas estendidas com estruturas cristalinas simples (CCC ou CFC, por exemplo), podem apresentar promissoras propriedades de armazenamento . A liga TiVZrNbHf, que forma uma estrutura monofásica CCC, apresentou maior capacidade de armazenamento do que os hidretos convencionais. Porém, os trabalhos publicados até o momento relatam composições baseadas apenas em metais de transição, que limitam as capacidades gravimétricas devido às suas densidades. Como o Mg possui baixa densidade e é promissor para o armazenamento de hidrogênio, o estudo de composições multicomponentes contendo Mg é oportuno. Recentemente, nosso grupo de pesquisa propôs um sistema LAE tipo A2B contendo Mg, MgTiZrFe0.5Co0.5Ni0.5. A liga formou uma estrutura CCC quando moída sob Ar, absorvendo 1,2 p.% de H2 antes de sofrer uma transição de fase para o hidreto CFC durante a cinética de absorção. A capacidade gravimétrica da liga seria de 3,5 p.% H2 (hidrogênio sobre átomos metálicos - H/M=2) caso a transformação para o dihidreto fosse completa. Este projeto de mestrado estudou o comportamento de armazenamento de hidrogênio de novas ligas para os sistemas Mg-Ti-Nb-Cr-Mn-Ni e Mg-Ti-Nb-Ni. Na seleção de ligas, foi testado um modelo termodinâmico que permite prever quais composições têm a maior tendência a formar soluções sólidas monofásicas. As ligas foram produzidas por moagem de alta energia (MAE) e avaliadas em termos de formação e estabilidade de fase e comportamento de armazenamento de hidrogênio. Todas as ligas sintetizadas formarão soluções sólidas, porém nenhuma microestrutura monofásica foi obtida e a formação de segregação de elementos foi observada. A liga Mg22Ti22Nb22Cr11Mn11Ni11 sintetizada sob atmosfera de argônio e pressão de hidrogênio absorveu 1.18 p.% H2 e dessorveu 1.6 p.% H2, respectivamente. Já a liga Mg21Ti31Nb31Ni17 sintetizada sob atmosfera de argônio e pressão de hidrogênio absorveu 1.3 p.% H2 e dessorveu 2.26 p.% H2, respectivamente. Com base nesses resultados, o método de seleção de ligas e a abordagem de utilização de composições contendo Mg foi analisado. | por |
dc.publisher.initials | UFSCar | por |
dc.publisher.program | Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais - PPGCEM | por |
dc.subject.cnpq | ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA::METALURGIA FISICA | por |
dc.description.sponsorshipId | Instituto Serrapilheira: Serra-1709-17362 | por |
dc.description.sponsorshipId | CNPq: 139296/2018-2 | por |
dc.description.sponsorshipId | CAPES: Código de financiamento 001 | por |
dc.description.sponsorshipId | FAPESP: 2018/08956-0 | por |
dc.description.sponsorshipId | FAPESP: 2019/01857-9 | por |
dc.publisher.address | Câmpus São Carlos | por |
dc.contributor.authorlattes | http://lattes.cnpq.br/9524793625004994 | por |