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Produção de Mg2Ni resistente ao ar para armazenagem de hidrogênio, através de recobrimento via solução com polieterimida
Manoela Simões Cândido, Ana Rodrigues Cameirão, César Augusto Gonçalves Beatrice, André Martins Neves, Luiz Antonio Pessan, Daniel Rodrigo Leiva

Última alteração: 2021-02-25

Resumo


Hidretos metálicos podem ser usados para armazenagem de hidrogênio em aplicações estacionárias e móveis. Entretanto, um dos desafios é a sua sensibilidade à umidade e ao gás oxigênio no ar. A exposição de pós metálicos ao ar causa em diversos casos a redução da capacidade gravimétrica, redução das taxas de reação e até mesmo pode ser um risco para a segurança dos sistemas. A obtenção de materiais e compósitos que ofereçam elevada resistência ao ar poderia significar uma grande vantagem em termos da viabilidade do uso de tecnologias de hidrogênio em algumas aplicações. O objetivo deste trabalho foi de, a partir da produção e caracterização do compósito (Mg2Ni-PEIS, 80-20 p.%) em sua morfologia e propriedades de hidrogenação, realizar uma comparação entre as propriedades dos materiais com e sem revestimento polimérico para diversos tempos de exposição controlada ao ar e assim averiguar a viabilidade técnica de utilizar a polieterimida sulfonada (PEIS) para recobrimento de pós metálicos do sistema Mg-Ni-H. Os pós metálicos foram preparados por duas rotas de moagem de alta energia (HEBM), sendo a primeira com um maior poder de moagem e a segunda com menor e seguida de tratamento térmico; os compósitos seriam produzidos pelo método de solubilização e evaporação do solvente. Estas amostras foram caracterizadas estruturalmente pela técnica de difração de raios-x (DRX) e microscopia eletrônica de varredura (MEV), e caracterizadas termicamente pela técnica de calorimetria exploratória diferencial (DSC). Por fim, elas também foram caracterizadas nas suas propriedades de cinética de armazenamento de hidrogênio a partir de um aparato de volumetria tipo Sieverts sob temperatura de 300 °C. Resultados obtidos durante a investigação demonstraram que o principal produto da moagem foi a fase Mg2Ni. O Mg2Ni puro e sem exposição ao ar obteve em torno de 2,1 p.% de absorção de hidrogênio na primeira moagem, equivalente a um rendimento de 59% comparado a capacidade teórica da liga (3,6 p.%); na segunda moagem, esta liga sem exposição ao ar obteve 3,5 p.% de absorção de hidrogênio, equivalente a um rendimento de 97%. O Mg2Ni puro de ambas as moagens foi exposto por 1 dia, 1 semana e 1 mês ao ar, e como resultado teve uma queda de capacidade. Em relação ao experimento de investigação cinética sem exposição ao ar, a queda relativa foi de mais de 90%. Conclui-se que o poder de moagem e o tratamento térmico afetam diretamente nas propriedades de absorção de H2 do Mg2Ni; o primeiro teste de revestimento polimérico com polieterimida atuou de forma satisfatória, fornecendo uma significativa proteção às partículas metálicas da exposição ao ar. O revestimento polimérico apresentou um grande potencial de melhoramento do seu desempenho, e a qualidade da superfície dependeu de diversos fatores como a taxa de precipitação do polímero e o nível de aglomeração dos pós metálicos. Acredita-se que o revestimento de polieterimida sulfonada seja ainda mais eficiente, devido às melhores interações com as partículas metálicas devido aos grupos sulfonas.


Palavras-chave


Armazenagem de hidrogênio, hidretos metálicos, recobrimento polimérico