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Previous issue date: 2017-03-31 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Magnesium is considered a promising candidate in applications of storage hydrogen in the solid state, due, among other factors, to its low relative cost and high gravimetric capacity (7,6 wt%.). For magnesium, the use of transition metals as additives may show great improvements in the kinetics of hydrogen absorption/desorption. Different additives can have different functionalities, for example, reducing the energy barrier for H2 adsorption and acting as a heterogeneous nucleating agent in the kinetics of phase transformation. In this research, the main effects of the use of zirconium (Zr) as an additive of the magnesium for the purposes of hydrogen storage in bulks produced by rapid solidification in melt-spinning furnace and cold rolling were studied in detail. Basically, structural characteristics were related to the behavior of absorption / desorption. The alloy produced by cold rolling showed behavior of activation and absorption similar to the pure Mg which was produced by the same route. For the route processed by melt spinning, the use of zirconium as additive has presented a deleterious effect on the activation. However, after activation, the kinetics of absorption exhibit behavior similar to pure Mg. The activation had significantly improved after mechanical or thermal processing, however, the structural characteristics that permeate this effect still have a lack of studies. For both process route, the desorption kinetics presented excellent results, reducing the complete reaction in a few minutes. With the results obtained it is possible to conclude that the use of zirconium as an additive in magnesium alloys has no beneficial effect on absorption. In the other hand, the desorption is extremely attractive. After exposure to air, it was verified that both compositions presented formation of contaminants on the surface and this made the activation a difficult way. However, this effect was more latent in pure magnesium. / O magnésio é considerado um candidato promissor em aplicações de armazenagem de hidrogênio no estado sólido, devido, entre outros fatores, ao seu baixo custo relativo e elevada capacidade gravimétrica, 7,6% em peso. Para o magnésio, o uso de metais de transição como aditivos pode apresentar melhoras significativas na cinética de absorção/dessorção de hidrogênio. Diferentes aditivos podem ter diferentes funcionalidades, por exemplo, reduzir a barreira energética para a adsorção de H2 e atuar como agente inoculante de nucleação heterogênea na cinética de transformação de fase. Neste trabalho, foram estudados em detalhes os principais efeitos provenientes da utilização de zircônio como aditivo ao magnésio para fins de armazenagem de hidrogênio em massas metálicas volumosas (do inglês, bulks) produzidas por solidificação rápida em forno melt-spinning (da sigla em inglês, MS) e laminação a frio (do inglês, CR, cold rolling). Basicamente, relacionaram-se características estruturais ao comportamento de absorção/dessorção. A liga produzida por laminação a frio apresentou comportamento de ativação e absorção semelhante ao Mg puro produzido pela mesma rota. Para o material processado por melt-spinning, o uso do zircônio como aditivo apresentou efeito deletério na ativação. Contudo, após a ativação, a cinética de absorção exibe comportamento semelhante ao Mg puro. Posteriores processamentos mecânico ou térmico melhoraram significativamente a ativação, contudo, as características estruturais que permeiam tal efeito ainda carecem de estudos. Para ambas as rotas de processamento, a cinética de dessorção apresentou ótimos resultados, reduzindo em poucos minutos a reação completa. Com os resultados obtidos se conclui que o uso do zircônio como aditivo em ligas de magnésio não apresenta efeitos benéficos na absorção. Todavia, a dessorção da liga com Zr é extremamente atrativa. Após exposição ao ar, verificou-se que ambas as composições apresentaram formação de contaminantes sobre a superfície e, isso dificultou a ativação, porém, este efeito foi mais evidente no magnésio puro.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufscar.br:ufscar/9092 |
| Date | 31 March 2017 |
| Creators | Strozi, Renato Belli |
| Contributors | Leiva, Daniel Rodrigo, Ishikawa, Tomaz Toshimi |
| Publisher | Universidade Federal de São Carlos, Câmpus São Carlos, Programa de Pós-graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, UFSCar |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFSCAR, instname:Universidade Federal de São Carlos, instacron:UFSCAR |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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