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Armazenamento de hidrogênio em compósito Mg-Fe produzido por reofundição e limagem

dc.contributor.advisor1Leiva, Daniel Rodrigo
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/6576844591900987
dc.contributor.authorSantos, Carlos Vinicius de Paes
dc.contributor.authorlatteshttp://lattes.cnpq.br/8708708385584665
dc.contributor.refereeLeiva, Daniel Rodrigo
dc.contributor.refereeMazzer, Eric Marchezini
dc.contributor.refereeKoga, Guilherme Yuuki
dc.contributor.refereeAndreani, Gisele Ferreira de Lima
dc.contributor.refereeBarros Neto, João Rodrigues de
dc.contributor.refereeLatteshttp://lattes.cnpq.br/6576844591900987
dc.contributor.refereeLatteshttp://lattes.cnpq.br/7273276940567054
dc.contributor.refereeLatteshttp://lattes.cnpq.br/0933095081175012
dc.contributor.refereeLatteshttp://lattes.cnpq.br/9313100199075545
dc.contributor.refereeLatteshttp://lattes.cnpq.br/2493866954666651
dc.date.accessioned2026-09-24T18:08:06Z
dc.date.issued2026-07-30
dc.description.abstractOne way to enable the use of renewable energy would be to produce hydrogen to act as an energy carrier. However, its storage is a challenge. An alternative would be to store it in a solid state using metal hydrides. Among the hydrides, MgH2 presents excellent gravimetric capacity and cyclability. However, its slow kinetics, associated with operating temperatures >300°C, limit its application. To overcome these limitations, additives are used along with processing techniques. Iron is already employed, showing remarkable performance depending on how it is incorporated. In this research, a magnesium composite with 8% at. Fe was synthesized by rheocasting. The ingot was characterized to verify the iron distribution, and the selected region was processed by manual and rotary filing. Part of the filings was exposed to air; the remainder was ground for 30, 60, and 120 minutes. The materials were characterized by XRD, SEM, DSC, TG, volumetric tests in a Sieverts-type apparatus, and TEM. Fe was heterogeneously distributed throughout the ingot, with the lower region having the highest content (average of ~10.42% wt. Fe). The material containing Fe exhibited superior kinetics and a negligible incubation period when compared to Mg; furthermore, it showed resistance to air exposure. The addition of graphite provided further improvement in kinetics, reaching a transformed fraction of approximately 0.4 in 120 minutes. The apparent activation energy was 160.91 kJ/mol and 135.65 kJ/mol for rotary-processed and manually processed Mg, respectively. For the material containing Fe, the apparent activation energy was 125.91 kJ/mol and 123.88 kJ/mol for rotary-processed and manually processed material, respectively. Therefore, the addition of Fe reduced the apparent activation energy of MgH2 desorption by ~23%.eng
dc.description.resumoUma forma de viabilizar a utilização de energias renováveis seria a produção de hidrogênio para agir como vetor energético. Todavia, seu armazenamento é um desafio. Uma alternativa seria armazená-lo em estado sólido por meio de hidretos metálicos. Dentre os hidretos, o MgH2 apresenta excelente capacidade gravimétrica e ciclabilidade. Porém, sua cinética lenta, associada a temperaturas de operação >300 °C, limita sua aplicação. Para contornar isso, utilizam-se aditivos junto a técnicas de processamento. O ferro já é empregado, apresentando desempenho notável em função da forma como é incorporado. Nessa pesquisa, sintetizou-se um compósito de magnésio com 8% at. Fe por reofundição. O lingote foi caracterizado para verificar a distribuição do ferro, e a região selecionada foi processada por limagem manual e rotativa. Parte das limalhas foi exposta ao ar; o restante foi moído por 30, 60 e 120 minutos. Os materiais foram caracterizados por DRX, MEV, DSC, TG, ensaios volumétricos em aparato tipo Sieverts e MET. O Fe ficou heterogeneamente distribuído ao longo do lingote, sendo a região inferior com maior teor (média de ~10,42% de p. Fe). O material contendo Fe exibiu cinética superior e período de incubação desprezível, quando comparado ao Mg; além disso, mostrou resistência à exposição ao ar. A adição de grafite proporcionou melhoria adicional de cinética, atingindo a fração transformada de cerca de 0,4 em 120 minutos. A energia de ativação aparente foi de 160,91 kJ/mol e 135,65 kJ/mol para o Mg processado rotativamente e o manualmente, respectivamente. Para material contendo Fe, a energia de ativação aparente foi de 125,91 kJ/mol e 123,88 kJ/mol para o material processado rotativamente e o manualmente, respectivamente. Portanto, a adição de Fe reduziu a energia de ativação aparente de dessorção do MgH2 em ~23%.por
dc.description.sponsorshipNão recebi financiamento
dc.identifier.citationSANTOS, Carlos Vinicius de Paes. Armazenamento de hidrogênio em compósito Mg-Fe produzido por reofundição e limagem. 2026. Tese (Doutorado em Ciência e Engenharia de Materiais) – Universidade Federal de São Carlos, Campus São Carlos, 2026. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/24743.*
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/20.500.14289/24743
dc.language.isopor
dc.publisherUniversidade Federal de São Carlos
dc.publisher.addressCampus São Carlos
dc.publisher.centerCentro de Ciências Exatas e de Tecnologia - CCET
dc.publisher.initialsUFSCar
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais - PPGCEM
dc.rights.urihttps://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.subjectArmazenagem de hidrogêniopor
dc.subjectHidreto de magnésiopor
dc.subjectReofundiçãopor
dc.subjectArmazenagem em estado sólidopor
dc.subject.cnpqENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA::METALURGIA FISICA
dc.subject.ods7. Energia limpa e acessível
dc.titleArmazenamento de hidrogênio em compósito Mg-Fe produzido por reofundição e limagempor
dc.title.alternativeHydrogen storage in Mg-Fe composite produced by rheocasting and filing.eng
dc.typeTese

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