Ativação por laser pulsado da liga TiVNbCr para armazenagem de hidrogênio

dc.contributor.advisor-co1Almeida, Juliana Mara Pinto de
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/7830925338249360
dc.contributor.advisor1Zepon, Guilherme
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/7924187202036614
dc.contributor.advisor1orcidhttps://orcid.org/0000-0002-5852-9076
dc.contributor.authorCameirão, Ana Rodrigues
dc.contributor.authorlatteshttp://lattes.cnpq.br/5533955962742292
dc.contributor.authororcidhttps://orcid.org/0000-0001-9138-7607
dc.contributor.refereeZepon, Guilherme
dc.contributor.refereeLeiva, Daniel Rodrigo
dc.contributor.refereeNeto, Ricardo Mendes Leal
dc.contributor.refereeLatteshttp://lattes.cnpq.br/7924187202036614
dc.contributor.refereeLatteshttp://lattes.cnpq.br/6576844591900987
dc.contributor.refereeLatteshttp://lattes.cnpq.br/3270615314717988
dc.date.accessioned2026-02-23T12:41:34Z
dc.date.issued2026-02-19
dc.description.abstractMulticomponent alloys are a safer and efficient way of storing hydrogen, as they can react reversibly with H to form hydrides. Alloys from the Ti-V-Nb-Cr system, for example, form hydrides capable of storing about 3 wt.% of H. However, when these alloys are exposed to air for long periods, due to surface contamination, it is necessary to perform activation procedures required to restore their hydrogen storage properties. In this context, our group was the pioneer in reporting a new activation method based on the use of a pulsed laser, called PLA (Pulsed Laser Activation). However, the mechanisms involved in laser-matter interaction during the PLA method are not completely understood. Thus, the main objective of this master's project is to investigate the pulsed laser activation (PLA) process of an equiatomic Ti-V-Nb-Cr alloy for hydrogen storage, advancing the understanding of the mechanisms involved in the PLA method. For this purpose, samples of the pure metals and an equiatomic alloy of the Ti-V-Nb-Cr system were prepared under five main conditions and their combinations: 1) pristine, 2) aged in air, 3) aged in water, 4) after thermal activation, and 5) after the PLA method. They were then characterized by scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM), surface roughness (RA), X-ray diffraction (XRD), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), UV-Vis spectroscopy, and a Sieverts-type volumetric apparatus. The results showed that the PLA method was effective as an activation method only for the equiatomic TiVNbCr alloy, promoting high hydrogen capacity and kinetics, reaching 3 wt.% of H in just one minute. Surface analyses also revealed that the PLA method induces surface remelting, increased roughness, the formation of holes and cracks, and the formation of an oxide layer rich in Ti, factors that contribute to the material’s activation.eng
dc.description.resumoLigas multicomponentes são uma forma segura e eficiente de armazenar hidrogênio, pois podem reagir reversivelmente com o H, formando hidretos de metais. Ligas do sistema Ti-V-Nb-Cr, por exemplo, formam hidretos capazes de armazenar cerca de 3 %p. de H. Porém, quando expostas ao ar por longos períodos, devido à contaminação superficial, faz-se necessária a realização de procedimentos de ativação para restauração das propriedades de armazenagem de hidrogênio. Nesse contexto, nosso grupo foi o pioneiro em reportar um novo método de ativação baseado no uso de um laser pulsado, denominado de PLA (do inglês, Pulsed Laser Activation). Porém, os mecanismos envolvidos na interação laser-metal durante o método de PLA ainda são pouco compreendidos. Assim, este projeto de mestrado tem como principal objetivo investigar o processo de ativação por laser pulsado (PLA) de uma liga equiatômica do sistema Ti-V-Nb-Cr para armazenagem de hidrogênio, avançando na compreensão dos mecanismos de funcionamento do método PLA. Para isso, amostras dos metais puros e de uma liga equiatômica do sistema Ti-V-Nb-Cr foram preparadas em cinco condições principais e suas combinações, a saber, 1) como fundida/recebida, 2) expostas ao ar, 3) expostas à água, 4) ativadas termicamente, e 5) ativadas pelo método PLA. Em seguida, fora caracterizadas por técnicas de microscopia eletrônica de varredura (MEV), microscopia eletrônica de transmissão (MET), rugosidade superficial (RA), difração de raios-X (DRX), espectroscopia de fotoelétrons por raios-X (XPS), espectroscopia por UV-Vis e por um aparato volumétrico tipo Sieverts. Os resultados demonstraram que o método PLA foi efetivo como método de ativação apenas para a liga TiVNbCr equiatômica, promovendo elevada capacidade e cinética de absorção de hidrogênio, atingindo 3 %p. de H em apenas um minuto. Análises superficiais revelaram que o PLA induz refusão superficial, aumento da rugosidade, formação de buracos e trincas, além da formação de uma camada de óxido rico em Ti, fatores que podem contribuir para a ativação do material.
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
dc.description.sponsorshipFundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)
dc.description.sponsorshipIdProcesso nº 2024/03659-8, Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)
dc.description.sponsorshipIdProcesso nº 88887.952498/2024-00, Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
dc.identifier.citationCAMEIRÃO, Ana Rodrigues. Ativação por laser pulsado da liga TiVNbCr para armazenagem de hidrogênio. 2026. Dissertação (Mestrado em Ciência e Engenharia de Materiais) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2026. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/23660.por
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/20.500.14289/23660
dc.language.isopor
dc.publisherUniversidade Federal de São Carlos
dc.publisher.addressCampus São Carlos
dc.publisher.initialsUFSCar
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais - PPGCEM
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilen
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/
dc.subjectLigas multicomponentes
dc.subjectArmazenamento de hidrogênio
dc.subjectHidretos de metais
dc.subjectAtivação de hidrogênio
dc.subjectAtivação por laser pulsado (PLA)
dc.subjectMulticomponent alloyseng
dc.subjectHydrogen storageeng
dc.subjectMetal hydrideseng
dc.subjectActivationeng
dc.subjectPulsed laser activation (PLA)eng
dc.subject.cnpqENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA
dc.subject.ods7. Energia limpa e acessível
dc.titleAtivação por laser pulsado da liga TiVNbCr para armazenagem de hidrogênio
dc.title.alternativePulsed laser activation of the TiVNbCr alloy for hydrogen storageeng
dc.typeDissertação

Arquivos

Pacote Original

Agora exibindo 1 - 1 de 1
Carregando...
Imagem de Miniatura
Nome:
Ana Rodrigues Cameirão - Dissertação.pdf
Tamanho:
4.69 MB
Formato:
Adobe Portable Document Format