Nanocompósitos à base de Mg2FeH6 para aplicações de armazenagem de hidrogênio

• Processo: 08/09643-3
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de abril de 2009
• Data de Término da vigência: 31 de julho de 2010
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia de Materiais e Metalúrgica - Metalurgia Física
• Pesquisador responsável: Walter José Botta Filho
• Beneficiário: Daniel Rodrigo Leiva
• Instituição Sede: Centro de Ciências Exatas e de Tecnologia (CCET). Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR). São Carlos , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 05/59594-0 - Propriedades de ligas metálicas amorfas, metaestáveis e nano-estruturadas, AP.TEM
• Assunto(s): Nanocompósitos Armazenamento de hidrogênio Mudança de fase Hidretos metálicos
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: armazenagem de hidrogênio | Hidretos metálicos | nanocompósitos | Transformações de fases

Resumo

O hidreto complexo Mg2FeH6 é um material promissor para a armazenagem de hidrogênio no estado sólido. Entre seus principais atrativos, destacam-se sua capacidade volumétrica de armazenagem de H2 (a maior conhecida, de 150 kg de H2/m3), sua reversibilidade frente aos ciclos de absorção/dessorção, e o baixo custo de seus elementos constituintes. No trabalho de tese do candidato, alcançamos um grande controle da síntese de Mg2FeH6 nanocristalino a partir de misturas 2Mg-Fe, utilizando moagem reativa sob atmosfera de hidrogênio como rota de processamento, uma técnica relativamente simples e barata. Os resultados anteriores da literatura apontavam as dificuldades de síntese deste hidreto complexo a partir dos elementos entre as principais barreiras para sua aplicação, juntamente com sua relativamente elevada estabilidade térmica. Propomos agora o estudo sistemático da desestabilização deste hidreto complexo através da elaboração de nanocompósitos por moagem de alta energia, visando a obtenção de cinética mais rápida de absorção/dessorção de hidrogênio e temperaturas de operação mais baixas. Duas abordagens distintas serão exploradas: numa primeira etapa, serão utilizados aditivos selecionados entre as famílias de catalisadores com ação comprovada na absorção/dessorção de hidrogênio pelo magnésio, como metais de transição, seus óxidos e seus fluoretos; numa segunda etapa, serão elaborados nanocompósitos contendo Mg2FeH6 e MgH2 como fases hidreto, além de aditivos que apresentarem os melhores resultados na primeira etapa. Aliando a atividade superficial dos catalisadores aos efeitos cinéticos sinérgicos já conhecidos devido à presença de dois tipos de hidretos diferentes nas misturas, busca-se compor materiais de custo relativamente baixo com propriedades interessantes para armazenagem de H2. A caracterização estrutural será realizada por difração de raios-X, microscopia eletrônica de transmissão e de varredura e espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios-X (XPS). As transformações de fase durante o aquecimento serão estudadas através da análise de padrões de difração de raios-X obtidos através de radiação síncrotron e por análises de calorimetria diferencial de varredura. As propriedades de armazenagem serão determinadas utilizando um determinador comercial de hidrogênio e um equipamento de medidas PCT (pressão-composição-temperatura).