Ligas de alta entropia do tipo A2B para aplicação em armazenagem de hidrogênio

• Processo: 18/08956-0
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Mestrado
• Data de Início da vigência: 01 de outubro de 2018
• Data de Término da vigência: 29 de fevereiro de 2020
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia de Materiais e Metalúrgica - Metalurgia Física
• Acordo de Cooperação: Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
• Pesquisador responsável: Guilherme Zepon
• Beneficiário: Felipe Marques
• Instituição Sede: Centro de Ciências Exatas e de Tecnologia (CCET). Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR). São Carlos , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 13/05987-8 - Processamento e caracterização de ligas metálicas amorfas, metaestáveis e nano-estruturadas, AP.TEM
• Bolsa(s) vinculada(s): 19/01857-9 - Caracterização in-situ das ligas de alta entropia Mg22Ti22Nb22Cr11Mn11Ni11 e Mg22Ti22Nb22Fe11Co11Ni11 para armazenagem de hidrogênio, BE.EP.MS
• Assunto(s): Armazenamento de hidrogênio Ligas de alta entropia
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: armazenagem de hidrogênio | Ligas de Alta Entropia | Materiais para armazenagem de hidrogênio

Resumo

O hidrogênio é um vetor enérgico promissor que permite o aproveitamento de energia de modo renovável e sustentável, contudo, a armazenagem de hidrogênio de modo seguro e eficiente é um desafio científico e tecnológico que ainda deve ser vencido. Recentemente, foi reportado que algumas ligas de alta entropia, ligas multicomponentes que tem a capacidade de se cristalizar como soluções sólidas estendidas com estruturas cristalinas simples (CCC ou CFC), apresentam propriedades de armazenagem de hidrogênio promissoras. Por exemplo, a liga TiVZrNbHf, que se cristaliza com estrutura CCC, tem a capacidade de armazenagem de hidrogênio muito superior à de hidretos metálicos convencionais. Durante a hidrogenação, esta liga sofre uma transformação de fase induzida pelo hidrogênio levando formação de uma estrutura tetragonal de corpo centrado. Um comportamento semelhante foi observado na liga de alta entropia MgZrTiFe0,5Ni0,5Co0,5, liga proposta pelo grupo de pesquisa do Laboratório de Hidrogênio em Metais (LH2M) do Departamento de Engenharia de Materiais da Universidade Federal de São Carlos (DEMa/UFSCar). Esta liga foi classificada como uma liga de alta entropia do tipo A2B, onde A são elementos metálicos formadores de hidretos e B são metais de transição com menor afinidade com o hidrogênio. Este projeto de mestrado visa estudar as propriedades de armazenagem de hidrogênio de novas ligas de alta entropia deste tipo. Com base em um modelo termodinâmico que permite prever quais composições apresentam a maior tendência de formar microestruturas monofásicas baseadas em soluções sólidas estendidas, serão selecionadas cinco ligas. As ligas selecionadas serão produzidas por moagem de alta energia sob atmosfera inerte e caracterizadas através de diferentes técnicas de caracterização, tais como difração de raios-X, microscopia eletrônica de varredura e microscopia eletrônica de transmissão. As propriedades de armazenagem de hidrogênio serão avaliadas através de técnicas de volumetria utilizando aparatos do tipo Sieverts, e serão correlacionadas com parâmetros estruturais e termodinâmicos das ligas.