dc.contributor.author | SIlva, Bruno Hessel | |
dc.date.accessioned | 2023-07-03T13:07:04Z | |
dc.date.available | 2023-07-03T13:07:04Z | |
dc.date.issued | 2023-05-15 | |
dc.identifier.citation | SILVA, Bruno Hessel. Design de ligas multicomponentes do sistema Ti-V-Nb-M (M = Cr, Co E Ni) para armazenagem de hidrogênio. 2023. Tese (Doutorado em Ciência e Engenharia de Materiais) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2023. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/18225. | * |
dc.identifier.uri | https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/18225 | |
dc.description.abstract | Body Centered Cubic (BCC) multicomponent alloys have gained attention in the research of materials for H2 storage. These alloys have the potential to optimize H2 storage properties via compositional control. However, the investigation of the various storage properties is still scarce for these alloys, and the comprehension of hydrogenation reactions is in the early stages. Based on these challenges, this doctoral project aimed to: 1) Investigate the effect of the addition of non-hydride forming elements (M = Cr, Co and Ni) on the hydrogen storage properties and microstructure of multicomponent alloys of the Ti-V-Nb-M system; 2) Identify the formation of possible hydrides and structural changes caused by absorption/desorption reactions; 3) Design alloys of the Ti-V-Nb-M system with different storage properties for various applications. The hydrogen storage experiments, such as pressure-composition-temperature (PCT) diagrams, kinetics of absorption and partial hydrogenation, combined with detailed structural characterizations, allowed us to identify that the alloys absorb H initially forming an intermediate BCC hydride followed by the formation of a face-centered cubic (CFC) hydride reaching storage capacities of 2.4-3.2 wt%. The addition of non-hydride forming elements has been shown to contribute to the formation of secondary phases such as Laves C15 phase. Additionally, it showed influence on the thermodynamics of the CFC hydride formation (increasing the content of these elements results in higher equilibrium pressures for H absorption/desorption). The results also indicated that this influence is related to the valence electron concentration (VEC) of the alloys. Finally, computational thermodynamic tools proved to be excellent tools for the design of alloys with excellent storage properties. These tools allowed the obtention of the Ti11V30Nb28Cr31 BCC alloy with reversible absorption/desorption capacity of 1.7 wt%. of hydrogen at room temperature. | eng |
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 | 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 | Armazenamento de hidrogênio | por |
dc.subject | Ligas multicomponentes CCC | por |
dc.subject | Hidretos metálicos | por |
dc.title | Design de ligas multicomponentes do sistema Ti-V-Nb-M (M = Cr, Co E Ni) para armazenagem de hidrogênio | por |
dc.title.alternative | Design of Ti-V-Nb-M (M = Cr, Co and Ni) multicomponent alloys for hydrogen storage | eng |
dc.type | Tese | por |
dc.contributor.advisor1 | Zepon, Guilherme | |
dc.contributor.advisor1Lattes | http://lattes.cnpq.br/7924187202036614 | por |
dc.description.resumo | Ligas multicomponentes cúbicas de corpo centrado (CCC) ganharam atenção na área de pesquisa de armazenagem de H2. Essas ligas apresentam potencial de otimização de propriedades de armazenagem de H2 via controle composicional. Entretanto, a investigação das diversas propriedades de armazenagem ainda é escassa e a compreensão das reações de hidrogenação ainda está em estágios iniciais. Baseado nesses desafios, este projeto de doutorado buscou: 1) Investigar o efeito da adição de elementos não-formadores de hidretos (M = Cr, Co e Ni) nas propriedades de armazenagem de hidrogênio e na microestrutura de ligas multicomponentes do sistema Ti-V-Nb-M; 2) Identificar a formação de possíveis hidretos e alterações estruturais decorrentes das reações de absorção/dessorção; 3) Realizar o design de ligas do sistema Ti-V-Nb-M com propriedades de armazenagem para diferentes aplicações. Os diversos experimentos de armazenagem realizados, como o levantamento de diagramas pressão-composição-temperatura (PCT), cinéticas de absorção e hidrogenação parcial de amostras, em conjunto com caracterizações estruturais detalhadas permitiram identificar que as ligas estudadas absorvem H formando inicialmente um hidreto intermediário CCC seguido da formação de um hidreto com estrutura cúbica de face centrada (CFC) atingindo capacidades de armazenagem de 2,4-3,2 %p. A adição de elementos não-formadores de hidreto demonstrou contribuir para a formação de fases secundárias como a fase Laves C15 e também influenciar na termodinâmica de formação do hidreto CFC (aumento do teor desses elementos aumentam a pressão de equilíbrio para absorção/dessorção de H). Os resultados obtidos também indicaram que essa influência se relaciona com a concentração de elétrons de valência (VEC) das ligas. Por fim, modelos e softwares baseados em termodinâmica computacional demonstraram ser excelentes ferramentas para o design de ligas com excelentes propriedades de armazenagem. Essas ferramentas permitiram a obtenção da liga CCC Ti11V30Nb28Cr31 com capacidade de absorção/dessorção reversível de 1,7 %p. de hidrogênio a temperatura ambiente. | 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 | FAPESP- Processo: 2020/07707-6 | por |
dc.description.sponsorshipId | CNPq- Processo: 142446/2019-0 | por |
dc.description.sponsorshipId | CAPES/COFECUB- Processo: 88887.387430/2019-00 | por |
dc.publisher.address | Câmpus São Carlos | por |
dc.contributor.authorlattes | http://lattes.cnpq.br/6735270859581901 | por |