Efeito do processamento por fricção e mistura mecânica (FSP) na cinética de armazenagem de hidrogênio da liga ZK60 contendo 1,5% mischmetal

• Ano de defesa: 2020
• Autor(a) principal: Silva, Gustavo Nogueira Lopes da
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade do Estado do Rio de Janeiro; Centro de Tecnologia e Ciências::Instituto Politécnico; Brasil; UERJ; Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia de Materiais
• Palavras-chave em Português: Hydrogen storage; Kinect model; ZK60; Mischmetal; Armazenagem de hidrogênio; Modelo cinético; Metais - Hidrogênio - Métodos de simulação; Metais - Hidrogênio - Modelos matemáticos; Ligas de magnésio - Propriedades mecânicas; ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA::METALURGIA FISICA
• Link de acesso: http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/16368

O uso do hidrogênio como combustível armazenado no estado sólido em materiais metálicos tem sido amplamente estudado para a produção de energia limpa, segura e renovável. Trata-se de um método de armazenagem mais seguro e cuja facilidade de transporte é superior quando comparado àqueles nas formas de líquido ou de gás. Neste caso, a liga de magnésio tem a maior capacidade gravimétrica teórica entre as ligas utilizadas para a armazenagem de hidrogênio (7,6 % em massa). Porém, a quantidade real de hidrogênio absorvido e dessorvido, e a cinética na qual as reações no estado sólido ocorrem dependem fortemente de como a liga é modificada termomecânica ou quimicamente. Neste trabalho, a liga ZK60 com adição de 1,5% em massa de mischmetal (ZK60-1,5%Mm), que possui capacidade gravimétrica de 6,45%, foi processada por fricção e mistura mecânica (FSP) na tentativa de acelerar a cinética de entrada e saída de hidrogênio da liga. Foi utilizado o processo de limagem manual na liga fundida e processada por FSP para diminuir o caminho percorrido pelo hidrogênio na liga, assim acelerando a cinética. Foi utilizado um sistema do tipo PCT utilizando o método Sieverts para absorção e dessorção de hidrogênio em 350 ºC. Amostras da liga fundida e processada por FSP foram caracterizadas por difração de raios X (DRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e calorimetria diferencial de varredura (DSC). Amostras processadas por FSP e limadas apresentam capacidade de armazenagem e cinética de hidrogenação ligeiramente superiores àquelas dos cavacos da liga apenas fundida. Os resultados experimentais de entrada e saída de hidrogênio foram aplicados em um modelo matemático que utilizada a lei de Arrhenius. Por meio do método estocástico de Luus-Jaakola obtivemos os valores de energia de ativação (Ea) e coeficiente cinético (k0) da liga. Após conhecidas todos os parâmetros do modelo cinético, foi simulado o comportamento cinético da liga em outras temperaturas de absorção (300 ºC e 325 ºC) e dessorção (250 ºC e 300 ºC). Foi possível mostrar que a temperatura utilizada para os ensaios experimentais (350 ºC) é a que mais acelera o comportamento cinético da liga.