Ligas de alta entropia para armazenamento de hidrogênio

• Processo: 19/25302-6
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Data de Início da vigência: 01 de maio de 2020
• Data de Término da vigência: 30 de abril de 2022
• Área do conhecimento: Engenharias - Engenharia de Materiais e Metalúrgica - Metalurgia Física
• Pesquisador responsável: Kátia Regina Cardoso
• Beneficiário: Kátia Regina Cardoso
• Instituição Sede: Instituto de Ciência e Tecnologia (ICT). Universidade Federal de São Paulo (UNIFESP). Campus São José dos Campos. São José dos Campos , SP, Brasil
• Auxílio(s) vinculado(s): 24/07177-8 - 32º Congresso Internacional de Pesquisa de Materiais (IMRC2024), AR.EXT
• Assunto(s): Armazenamento de hidrogênio Caracterização microestrutural Eletroquímica Ligas de alta entropia Moagem de alta energia
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Armazenamento de hidrogênio | Caracterização microestrutural | Eletroquímica | Liga de Alta Entropia | Moagem de alta energia | Desenvolvimento de ligas

Resumo

A busca por fontes de energia menos poluentes e renováveis, que venham a substituir os combustíveis fósseis, tem estimulado as pesquisas para o desenvolvimento de um sistema energético baseado no hidrogênio. Os hidretos metálicos apresentam-se como uma alternativa segura e promissora para armazenamento de hidrogênio no estado sólido devido às suas superiores capacidades gravimétrica e volumétrica. Diferentes estratégias têm sido utilizadas para melhorar as características de armazenamento de hidrogênio como a obtenção de ligas nanocristalinas e a adição de catalizadores. Os catalisadores diminuem a barreira de energia para dissociação do hidrogênio, facilitando sua absorção. O refino de grão por sua vez, aumenta a área superficial e a densidade de contornos de grãos favorecendo a difusão e os processos de absorção/dessorção de hidrogênio. Além dos fatores citados, a estrutura da liga e número de interstícios são fatores importantes. Hidretos de metais com estruturas cúbicas de corpo centrado, que possuem um número maior de interstícios por átomo, e fases de Laves têm apresentado alta capacidade de armazenamento de hidrogênio a temperatura ambiente. A deformação da rede pode ser favorável para formação de hidretos por agir como força motriz para tornar acessível novos sítios intersticiais para o hidrogênio. Neste contexto, as ligas de alta entropia (LAE) apresentam-se como alternativas promissoras para aplicação em armazenamento de hidrogênio. A distorção da rede é uma característica típica das ligas de alta entropia devido à variação nos raios atômicos dos átomos constituintes. Este projeto tem como objetivo desenvolver LAE com propriedades de armazenagem de hidrogênio superiores, com elevada capacidade de armazenagem, rápidas cinéticas de absorção/dessorção de hidrogênio em baixas temperaturas e alta resistência às condições ambientais. Serão estudadas ligas de diferentes composições dentro do sistema TiVNbNiM(M=Co,Cr,Fe) no qual se pretende obter soluções sólidas com estrutura CCC e fases de Laves em diferentes proporções. As ligas serão produzidas por moagem de alta energia e a caracterização das propriedades de hidrogênio serão realizados por métodos de absorção gasosa e eletroquímica. Os resultados obtidos deverão contribuir para um melhor entendimento das correlações entre processamento, estrutura e propriedades de ligas de alta entropia para esta aplicação. (AU)

Publicações científicas

(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)

ZEMANATE, ANA MARIA; JORGE JUNIOR, ALBERTO MOREIRA; ANDREANI, GISELE FERREIRA DE LIMA; ROCHE, VIRGINIE; CARDOSO, RATIA REGINA. Corrosion behavior of AlCoCrFeNix high entropy alloys. Electrochimica Acta, v. 441, p. 13-pg., 2023-01-13. (21/06546-1, 19/25302-6)

SERRANO, LEANDRO; MOUSSA, MARIA; YAO, JIE-YI; SILVA, GILBERT; BOBET, JEAN -LOUIS; SANTOS, SYDNEY FERREIRA; CARDOSO, KATIA REGINA. Development of Ti-V-Nb-Cr-Mn high entropy alloys for hydrogen storage. Journal of Alloys and Compounds, v. 945, p. 9-pg., 2023-02-17. (19/25302-6)

YAO, JIE-YI; SERRANO, LEANDRO BERNARDES; SANTOS, SYDNEY FERREIRA; CARDOSO, KATIA REGINA. Microstructure and corrosion behavior of the Ti-V-Cr-Nb high-entropy alloys in 3.5 wt% NaCl solution. Corrosion Science, v. 218, p. 11-pg., 2023-04-11. (19/22183-6, 19/25302-6)