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Modelagem termodinâmica computacional de ligas multicomponentes cúbicas de corpo centrado para armazenagem de hidrogênio
dc.contributor.author | Pedroso, Otávio Abreu | |
dc.date.accessioned | 2022-04-20T10:49:25Z | |
dc.date.available | 2022-04-20T10:49:25Z | |
dc.date.issued | 2021-09-20 | |
dc.identifier.citation | PEDROSO, Otávio Abreu. Modelagem termodinâmica computacional de ligas multicomponentes cúbicas de corpo centrado para armazenagem de hidrogênio. 2021. Dissertação (Mestrado em Ciência e Engenharia de Materiais) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2021. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/15880. | * |
dc.identifier.uri | https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/15880 | |
dc.description.abstract | Recently, multicomponent metal alloys for hydrogen storage have drawn attention due to the possibility of exploring a large compositional field, which can allow the control of storage properties by controlling the alloy composition, thus satisfying the needs for each application. The laboratory of hydrogen in metals at DEMa/UFSCar has vast experience in the synthesis, characterization, and evaluation of the properties of these alloys. The next step is to develop methods and models to predict the thermodynamic properties that determine their operating conditions (pressure and temperature for absorption/desorption) based solely on the chemical composition, aiming to improve the tools available to carry out the design of alloys for storage of hydrogen with suitable properties for different applications. Recently, Zepon et al. proposed a thermodynamic model to calculate pressure-composition-temperature (PCT) diagrams of multicomponent cubic body-centered alloys (CCC). of sites, and the enthalpy of the phases is modeled based on experimental data and calculated from ab initio through density functional theory (DFT). This master’s work aimed to add new chemical elements to the recently proposed model through DFT calculations and to develop an open code program for the calculation of PCT diagrams based on the model and the data obtained by DFT. The elements Mg, Al, Sc, Mn, Fe, Co, Cu, Zn, Mo, and Pd were incorporated into the model and their implementation in open-source software in the Python programming language. Using this software, the alloys reported in the literature were evaluated so that it was possible to observe that the alloys of the TiVNbCr system are better described by the model, in addition to the fact that some alloys containing Mg show a discrepancy between the crystal structure observed experimentally and those obtained by the model. | eng |
dc.description.sponsorship | Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) | por |
dc.language.iso | por | 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 | Sustentabilidade | por |
dc.subject | Energias renováveis | por |
dc.subject | Armazenamento de hidrogênio | por |
dc.subject | DFT | por |
dc.subject | Ligas multicomponentes | por |
dc.subject | Sustainability | eng |
dc.subject | Renewable energy | eng |
dc.subject | Hydrogen storage | eng |
dc.subject | Multicomponent alloys | eng |
dc.title | Modelagem termodinâmica computacional de ligas multicomponentes cúbicas de corpo centrado para armazenagem de hidrogênio | por |
dc.title.alternative | Computational thermodynamic modeling of body centered cubic multicomponent alloys for hydrogen storage | eng |
dc.type | Dissertação | por |
dc.contributor.advisor1 | Zepon, Guilherme | |
dc.contributor.advisor1Lattes | http://lattes.cnpq.br/7924187202036614 | por |
dc.description.resumo | Recentemente, ligas metálicas multicomponentes para armazenamento de hidrogênio tem chamado a atenção pela possibilidade de se explorar um grande campo composicional, que pode permitir o controle das propriedades de armazenagem pelo controle da composição da liga, podendo satisfazer as necessidades para cada aplicação. O laboratório de hidrogênio em metais do DEMa/UFSCar já possui vasta experiência na síntese, caracterização e avaliação das propriedades destas ligas. Um próximo passo é desenvolver métodos e modelos para prever as propriedades termodinâmicas que determinam suas condições de operação (pressão e temperatura para absorção/dessorção) em função unicamente da composição química, visando aprimorar as ferramentas disponíveis para realização do design de ligas para armazenagem de hidrogênio com propriedades adequadas para diferentes aplicações. Recentemente, Zepon et al. propuseram um modelo termodinâmico para calcular diagramas pressão-composiçãotemperatura (PCT) de ligas multicomponentes cúbicas de corpo centrado (CCC). Neste modelo, a entropia configuracional das fases de interesse é modelada através do modelo de solução sólida intersticial com efeito de boqueio de sítios, e a entalpia das fases é modelada com base em dados experimentais e cálculos de ab initio através de teoria do funcional densidade (DFT). Este trabalho de mestrado teve como objetivo adicionar novos elementos químicos ao modelo recentemente proposto através de cálculos de DFT e desenvolver um programa em código aberto para o cálculo de diagramas PCT com base no modelo e nos dados obtidos por DFT. Foi realizada a incorporação dos elementos Mg, Al, Sc, Mn, Fe, Co, Cu, Zn, Mo e Pd ao modelo e a sua implementação em um software de código aberto na linguagem de programação Python. Utilizando esse software, as ligas reportadas na literatura foram avaliadas de forma que foi possível observar que as ligas do sistema TiVNbCr são melhor descritas pelo modelo, além de que algumas ligas contendo Mg apresentam discrepância entre a estrutura cristalina observada experimentalmente e as obtidas pelo modelo. | 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 | por |
dc.description.sponsorshipId | 132353/2020-2 | por |
dc.publisher.address | Câmpus São Carlos | por |
dc.contributor.authorlattes | http://lattes.cnpq.br/0451136180466494 | por |