Introdução

É evidente que as mudanças climáticas do nosso planeta estão cada vez mais presentes na vida dos seres humanos, como por exemplo, o degelo das calotas polares, aumento na desertificação e aumento da temperatura global. Tendo em vista esse panorama, a busca por fontes de energia que diminuam a emissão de gases causadores do efeito estufa, tem sido cada vez maior. O uso do hidrogênio como vetor energético é considerado como uma alternativa para substituir o uso de combustíveis fósseis, contudo o maior desafio de transformar o hidrogênio em uma fonte energética é armazená-lo de forma segura e eficiente. Assim, diversos estudos sobre armazenamento de hidrogênio em ligas de alta entropia vem sendo feitos e apresentaram propriedades interessantes. O sistema TiVZrNb foi relatado recentemente, em diferentes formas de processamento e apresentando promissoras propriedades de armazenamento de hidrogênio.

Objetivo

O propósito do trabalho foi avaliar o efeito da adição de 10% at. de cromo no sistema TiVZrNb, observando as estruturas formadas, juntamente com as propriedades de armazenamento de hidrogênio, tendo assim como objetivo final avaliar a hipótese inicial do trabalho, de que a chave para se controlar as propriedades de armazenamento de hidrogênio está no balanço de elementos formadores de hidreto, como Ti, V, Zr, Nb, Hf, Ta com elementos não formadores de hidretos Cr, Fe, Ni, Co.

Metodologia

As ligas foram sintetizadas em um forno de fusão a arco, sob atmosfera de argônio, caracterizadas via DRX e MEV-EDS, após isso, no formato de pó foram submetidas a análise de cinética de absorção de H₂ e posteriormente foram novamente caracterizadas. Parte da liga de alta entropia com cromo em sua composição passou por um tratamento térmico de estabilização para meios de comparação.

Resultados

A liga quaternária cristalizou em uma única fase CCC, e após a hidrogenação apresentou uma fase CFC, com uma cinética de absorção rápida. A liga que continha cromo em sua composição formou uma fase CCC e uma fase C15 do tipo laves, a liga também demonstrou uma rápida cinética de absorção e uma posterior caracterização apresentou a transformação da fase CCC em CFC e uma expansão da fase C15.

Conclusão

Com os resultados obtidos foi possível observar que as duas ligas apresentaram a formação de fases CCC, as quais, após a absorção de hidrogênio se transformaram completamente em um hidreto de fase CFC, além do fato das duas ligas apresentarem uma rápida cinética de absorção. A presença do cromo na segunda liga foi responsável pela formação de uma fase CCC e uma fase C15 do tipo laves, apresentando assim duas fases cristalinas no estado fundido nesta liga. Após a absorção foi observado uma expansão da fase C15, caracterizando uma absorção, algo ainda não observado nessa fase. Além disso, a presença de cromo resultou em uma menor capacidade de armazenamento de hidrogênio em comparação com a liga quaternária, o que corrobora com a hipótese inicial do trabalho.