Design, Síntese e Caracterização das Propriedades de Armazenamento de Hidrogênio em Ligas Multicomponentes do Sistema TiZrNbCrNiCo e TiZrVFeNi

• Processo: 23/09126-9
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Mestrado
• Data de Início da vigência: 01 de agosto de 2023
• Data de Término da vigência: 31 de outubro de 2025
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia de Materiais e Metalúrgica - Metalurgia Física
• Pesquisador responsável: Ricardo Floriano
• Beneficiário: Igor Spegiorin Vicente
• Instituição Sede: Faculdade de Ciências Aplicadas (FCA). Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Limeira , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 22/03024-7 - Estrutura, processamento e propriedade de ligas multicomponentes avançadas para as aplicações biomédicas e armazenagem de energia, AP.PNGP.PI
• Bolsa(s) vinculada(s): 24/07437-0 - Adaptando as Propriedades Estruturais e de Armazenamento de Hidrogênio de Ligas de Alta Entropia para Aplicações de Armazenamento de Hidrogênio, BE.EP.MS
• Assunto(s): Armazenamento de hidrogênio Método CALPHAD Difração por raios X Ligas de múltiplos elementos principais
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: armazenagem de hidrogênio | Calphad | Caracterização de ligas | difração de raios-X | ligas multicomponentes | Simulação Termodinâmica | Armazenagem de hidrogênio

Resumo

O presente projeto de mestrado envolve o design, seleção, processamento e caracterização de ligas multicomponentes oriundas dos sistemas: TiZrNbCrNiCo e TiZrVFeNi, que possam demonstrar boas propriedades para o armazenamento de hidrogênio no estado sólido. A partir da combinação entre os elementos com elevada afinidade com hidrogênio e formadores de hidretos (tais como, Ti, Zr, Nb e V) e elementos com baixa afinidade com hidrogênio (tais como, Cr, Ni, Fe, Co,), dentro do espaço composicional existente nos sistemas: TiZrNbCrNiCo e TiZrVFeNi, pretende-se usar o potencial da simulação termodinâmica (método CALPHAD com o auxílio do software Thermocalc) para estudar a variação das fasesresultantes da mudança de composição de cada elemento na liga, selecionando composições monofásicas do tipo C14 de interesse, que possam apresentar as propriedades de armazenamento de hidrogênio de um hidreto metálico de alta capacidade reversível. Após a seleção das ligas, as mesmas serão produzidas em forno a arcoem atmosfera controlada e terão as suas propriedades de armazenagem de hidrogênio caracterizadas em detalhes. Para tanto, os seguintes objetivos específicos deverão ser executados:- Design de novas ligas, dentro dos sistemas TiZrNbCrNiCo e TiZrVFeNi, com configurações monofásicas que resultem na presença da fase C14 de forma majoritária em seu estado de equilíbrio de fases, por meio de cálculos termodinâmicos, com o emprego do método CALPHAD.- A produção das ligas selecionadas na simulação termodinâmica e a consequente caracterização dosmateriais, a fim de validar as previsões do equilíbrio de fases e, assim, garantir que as ligas obtidas tenham potencial em armazenar hidrogênio, de modo que possam apresentar total reversibilidade à temperatura ambiente, com baixas pressões de equilíbrio e cinética rápida.- O levantamento das curvas isotermas de pressão x composição x temperatura (PCT) e das cinéticas deabsorção e dessorção, e a consequente avaliação do desempenho de armazenamento de hidrogênio das ligas selecionadas;- Investigar a capacidade de armazenamento de ligas multicomponentes selecionadas e contribuir para uma melhor compreensão dos principais fatores microestruturais, termodinâmicos, composicionais e cinéticos que influenciam no armazenamento de hidrogênio em ligas multicomponentes com a presença de fase laves do tipo C14;