DESENVOLVIMENTO E CARATERIZAÇÃO CRISTALOGRÁFICA DA LIGA MULTICOMPONENTE AlxCr6Ti36V36Zr6Nb16 VISANDO ARMAZENAMENTO DE HIDROGÊNIO
Armazenamento de Hidrogênio, Ligas de alta entropia, Moagem de alta entropia, fases CCC, Fases Laves, Refinamento Rietveld
A maior parte da produção de energia global depende de combustíveis fósseis, o que causa degradação ambiental devido às emissões de CO2 que intensificam o efeito estufa. Paralelamente, com o crescimento populacional aumentando, a demanda por energia cresce. Para atender a essa demanda de forma sustentável, o hidrogênio surge como um vetor energético promissor, capaz de produzir energia com zero emissões de carbono e de substituir diversos processos industriais dependentes de combustíveis fósseis. No entanto, o armazenamento seguro, reversível e compacto de hidrogênio continua sendo um dos maiores desafios da tecnologia do hidrogênio. Para superar esse obstáculo, são necessários sistemas que garantam um armazenamento de hidrogênio de forma eficiente, seguro e economicamente viáveis. Neste estudo ligas com AlCrTiVZrNb, com potencial para armazenamento de hidrogênio, foram produzidas por moagem de alta energia e fusão a arco, caraterizada qualitativamente e quantitativamente quanto a sua microestrutura. Os elementos das ligas foram selecionados de acordo com a sua capacidade de formar fases para armazenar hidrogênio e considerando os cálculos teóricos de parâmetros como: concentração de elétrons de valência (VEC), entalpia e entropia de mistura, diferença de eletronegatividade, diferença de tamanho atômico e empacotamento atômico. Após as análises destes resultados, foi possível prever a formação de fases com estrutura CCC e fase Laves C14, que facilitam a difusão e armazenamento de hidrogênio, em ligas formadas pelos elementos AlCrTiVZrNb. Estes resultados também foram validados pela termodinâmica computacional utilizando o software THERMOCALC. A capacidade de armazenamento de hidrogênio nestas ligas foi validado por meio dos diagramas PCT (Pressão-Composição-Temperatura) do Código aberto proposto por Pedroso et al. e ensaios de cinéticas de hidrogenação. Tanto as ligas obtidas por moagem de alta energia quanto as obtidas por fusão a arco foram caraterizadas micro estruturalmente via difração de raios x e MEV/EDS. As fases foram identificadas utilizando o software High Score, e caracterizadas microestruturalmente por médio do software GSAS II. Foi identificada uma fase única CCC nas amostras moídas e um sistema bifásico (CCC+Laves C14) nas amostras fundidas com teor de Zr > 6% at. A obtenção dessas fases valida os modelos teóricos, sugerindo um alto potencial para armazenamento de hidrogênio, propriedade que é potencializada por uma relação equilibrada entre as fases CCC e Laves.