Title

ARMAZENAGEM SEGURA DE HIDROGÊNIO USANDO MAGNÉSIO NANOCRISTALINO PRODUZIDO POR DEFORMAÇÃO PLÁSTICA SEVERA

SAFE HYDROGEN STORAGE USING NANOCRYSTALLINE MAGNESIUM PRODUCED BY SEVERE PLASTIC DEFORMATION

Authorship

Leiva, Daniel Rodrigo; Huot, Jacques; Ishikawa, Tomaz Toshimi; Junior, Alberto Moreira Jorge; Filho, Walter José Botta

Leiva, Daniel Rodrigo

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Huot, Jacques

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Ishikawa, Tomaz Toshimi

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Junior, Alberto Moreira Jorge

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Filho, Walter José Botta

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DOI

10.5151/2594-5327-21009

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Abstract

O magnésio é um material atrativo para aplicações de armazenagem de hidrogênio no estado sólido, devido a seu baixo custo e elevada capacidade gravimétrica (7,6% em massa). Suas principais limitações são as altas temperaturas necessárias para a absorção e dessorção (~400°C) e a cinética lenta envolvida nestes processos. Estas dificuldades foram em parte superadas pela produção de nanocompósitos à base de Mg através da técnica de moagem de alta energia (HEBM, high-energy ball milling). Uma abordagem diferente é o uso de deformação plástica severa (SPD, severe plastic deformation), visando desenvolver materiais com maior resistência à exposição ao ar, devido à menor área superficial do que a de pós moídos, mas ainda com cinética rápida de absorção e dessorção de H2, associada ao refino microestrutural obtido. No presente trabalho, amostras de Mg foram processadas por diferentes técnicas de SPD, como torção sob alta pressão, laminação e forjamento extensivos a frio. Os resultados mostram que tanto os aspectos de microestrutura e de textura devem ser controlados durante o processamento por SPD de ligas de Mg para a obtenção de propriedades interessantes de armazenagem, como cinética mais rápida de ativação (primeira hidrogenação). Em algumas condições, as propriedades obtidas são comparáveis às de pós moídos, com os benefícios adicionais da utilização de tempos curtos de processamento e da obtenção de maior resistência ao ar.

Magnesium is an attractive material for hydrogen storage in the solid state, due to its low cost and high gravimetric capacity (7.6 wt.%). Its main limitations are the elevated temperatures needed for H-sorption (~400°C) and slow kinetics involved. These drawbacks can be at least in part suppressed by the production of Mg-based nanocomposites using high-energy ball milling, HEBM. A different approach is the application of severe plastic deformation, SPD, aiming to develop more air-resistant materials, associated to the lower specific surface area, but with still attractive H-sorption properties, which is related to the intense grain refinement obtained. In the present study, Mg samples were processed by different SPD techniques as high-pressure torsion (HPT), extensive cold rolling and extensive cold forging. It is shown that both microstructural and textural aspects should be controlled to achieve better hydrogen storage properties, as faster activation kinetics (first hydrogenation). In some conditions, the obtained properties are comparable to the exhibited by ball milled powders, with the additional benefits of air-resistance and short processing time.

Keywords

Hidretos metálicos; Processamento mecânico; SPD.

Metal hydrides; Mechanical processing; SPD.