Ligas de alta entropia para armazenamento de hidrogênio

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)