Modelagem termodinâmica computacional de ligas multicomponentes cúbicas de corpo centrado para armazenagem de hidrogênio
| Ano de defesa: | 2021 |
|---|---|
| Autor(a) principal: | |
| Orientador(a): | |
| Banca de defesa: | |
| Tipo de documento: | Dissertação |
| Tipo de acesso: | Acesso aberto |
| Idioma: | por |
| Instituição de defesa: |
Universidade Federal de São Carlos
Câmpus São Carlos |
| Programa de Pós-Graduação: |
Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais - PPGCEM
|
| Departamento: |
Não Informado pela instituição
|
| País: |
Não Informado pela instituição
|
| Palavras-chave em Português: | |
| Palavras-chave em Inglês: | |
| Área do conhecimento CNPq: | |
| Link de acesso: | https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/15880 |
Resumo: | Recently, multicomponent metal alloys for hydrogen storage have drawn attention due to the possibility of exploring a large compositional field, which can allow the control of storage properties by controlling the alloy composition, thus satisfying the needs for each application. The laboratory of hydrogen in metals at DEMa/UFSCar has vast experience in the synthesis, characterization, and evaluation of the properties of these alloys. The next step is to develop methods and models to predict the thermodynamic properties that determine their operating conditions (pressure and temperature for absorption/desorption) based solely on the chemical composition, aiming to improve the tools available to carry out the design of alloys for storage of hydrogen with suitable properties for different applications. Recently, Zepon et al. proposed a thermodynamic model to calculate pressure-composition-temperature (PCT) diagrams of multicomponent cubic body-centered alloys (CCC). of sites, and the enthalpy of the phases is modeled based on experimental data and calculated from ab initio through density functional theory (DFT). This master’s work aimed to add new chemical elements to the recently proposed model through DFT calculations and to develop an open code program for the calculation of PCT diagrams based on the model and the data obtained by DFT. The elements Mg, Al, Sc, Mn, Fe, Co, Cu, Zn, Mo, and Pd were incorporated into the model and their implementation in open-source software in the Python programming language. Using this software, the alloys reported in the literature were evaluated so that it was possible to observe that the alloys of the TiVNbCr system are better described by the model, in addition to the fact that some alloys containing Mg show a discrepancy between the crystal structure observed experimentally and those obtained by the model. |
| id |
SCAR_ca9bffa70facc2c4c6609626737312af |
|---|---|
| oai_identifier_str |
oai:repositorio.ufscar.br:20.500.14289/15880 |
| network_acronym_str |
SCAR |
| network_name_str |
Repositório Institucional da UFSCAR |
| repository_id_str |
|
| spelling |
Pedroso, Otávio AbreuZepon, Guilhermehttp://lattes.cnpq.br/7924187202036614http://lattes.cnpq.br/04511361804664940330b6d9-84d8-4f15-883f-923b9b8e863a2022-04-20T10:49:25Z2022-04-20T10:49:25Z2021-09-20PEDROSO, Otávio Abreu. Modelagem termodinâmica computacional de ligas multicomponentes cúbicas de corpo centrado para armazenagem de hidrogênio. 2021. Dissertação (Mestrado em Ciência e Engenharia de Materiais) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2021. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/15880.https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/15880Recently, multicomponent metal alloys for hydrogen storage have drawn attention due to the possibility of exploring a large compositional field, which can allow the control of storage properties by controlling the alloy composition, thus satisfying the needs for each application. The laboratory of hydrogen in metals at DEMa/UFSCar has vast experience in the synthesis, characterization, and evaluation of the properties of these alloys. The next step is to develop methods and models to predict the thermodynamic properties that determine their operating conditions (pressure and temperature for absorption/desorption) based solely on the chemical composition, aiming to improve the tools available to carry out the design of alloys for storage of hydrogen with suitable properties for different applications. Recently, Zepon et al. proposed a thermodynamic model to calculate pressure-composition-temperature (PCT) diagrams of multicomponent cubic body-centered alloys (CCC). of sites, and the enthalpy of the phases is modeled based on experimental data and calculated from ab initio through density functional theory (DFT). This master’s work aimed to add new chemical elements to the recently proposed model through DFT calculations and to develop an open code program for the calculation of PCT diagrams based on the model and the data obtained by DFT. The elements Mg, Al, Sc, Mn, Fe, Co, Cu, Zn, Mo, and Pd were incorporated into the model and their implementation in open-source software in the Python programming language. Using this software, the alloys reported in the literature were evaluated so that it was possible to observe that the alloys of the TiVNbCr system are better described by the model, in addition to the fact that some alloys containing Mg show a discrepancy between the crystal structure observed experimentally and those obtained by the model.Recentemente, ligas metálicas multicomponentes para armazenamento de hidrogênio tem chamado a atenção pela possibilidade de se explorar um grande campo composicional, que pode permitir o controle das propriedades de armazenagem pelo controle da composição da liga, podendo satisfazer as necessidades para cada aplicação. O laboratório de hidrogênio em metais do DEMa/UFSCar já possui vasta experiência na síntese, caracterização e avaliação das propriedades destas ligas. Um próximo passo é desenvolver métodos e modelos para prever as propriedades termodinâmicas que determinam suas condições de operação (pressão e temperatura para absorção/dessorção) em função unicamente da composição química, visando aprimorar as ferramentas disponíveis para realização do design de ligas para armazenagem de hidrogênio com propriedades adequadas para diferentes aplicações. Recentemente, Zepon et al. propuseram um modelo termodinâmico para calcular diagramas pressão-composiçãotemperatura (PCT) de ligas multicomponentes cúbicas de corpo centrado (CCC). Neste modelo, a entropia configuracional das fases de interesse é modelada através do modelo de solução sólida intersticial com efeito de boqueio de sítios, e a entalpia das fases é modelada com base em dados experimentais e cálculos de ab initio através de teoria do funcional densidade (DFT). Este trabalho de mestrado teve como objetivo adicionar novos elementos químicos ao modelo recentemente proposto através de cálculos de DFT e desenvolver um programa em código aberto para o cálculo de diagramas PCT com base no modelo e nos dados obtidos por DFT. Foi realizada a incorporação dos elementos Mg, Al, Sc, Mn, Fe, Co, Cu, Zn, Mo e Pd ao modelo e a sua implementação em um software de código aberto na linguagem de programação Python. Utilizando esse software, as ligas reportadas na literatura foram avaliadas de forma que foi possível observar que as ligas do sistema TiVNbCr são melhor descritas pelo modelo, além de que algumas ligas contendo Mg apresentam discrepância entre a estrutura cristalina observada experimentalmente e as obtidas pelo modelo.Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)132353/2020-2porUniversidade Federal de São CarlosCâmpus São CarlosPrograma de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais - PPGCEMUFSCarAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessSustentabilidadeEnergias renováveisArmazenamento de hidrogênioDFTLigas multicomponentesSustainabilityRenewable energyHydrogen storageMulticomponent alloysENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICAModelagem termodinâmica computacional de ligas multicomponentes cúbicas de corpo centrado para armazenagem de hidrogênioComputational thermodynamic modeling of body centered cubic multicomponent alloys for hydrogen storageinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesis600600568abd57-0e60-4552-b88c-e4fa0419bac1reponame:Repositório Institucional da UFSCARinstname:Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)instacron:UFSCARORIGINALOtávio Abreu Pedroso - Dissertação.pdfOtávio Abreu Pedroso - Dissertação.pdfapplication/pdf22520016https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/19829651-a98d-4bf1-ab51-185d40a844e8/download82d1847c65c605e894fa1f1c73c46c70MD51trueAnonymousREADBCO carta comprovante autoarquivamento P.pdfBCO carta comprovante autoarquivamento P.pdfapplication/pdf1009032https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/bd78af8a-0e9d-4c54-8dfc-7e81112bbe2d/downloadb0a21f412fe6d5cee6d626c3ab36ab64MD52falseCC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-8811https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/cc8f2822-696a-46b1-9055-c28a72b4a07c/downloade39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34MD53falseAnonymousREADTEXTOtávio Abreu Pedroso - Dissertação.pdf.txtOtávio Abreu Pedroso - Dissertação.pdf.txtExtracted texttext/plain178035https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/0bc5cdf2-466a-4645-ae5b-3793ebd7ce7f/downloadc04e3293ec1d2355047a37fd3e23777fMD58falseAnonymousREADBCO carta comprovante autoarquivamento P.pdf.txtBCO carta comprovante autoarquivamento P.pdf.txtExtracted texttext/plain1https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/8706c2e3-6adf-4bef-ad8f-1889bccc2ed6/download68b329da9893e34099c7d8ad5cb9c940MD510falseTHUMBNAILOtávio Abreu Pedroso - Dissertação.pdf.jpgOtávio Abreu Pedroso - Dissertação.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg6382https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/3f309f5a-e951-49dd-890d-412d5d956149/download9b8f0029fdc0f6ef8f9a2a6e91b022f8MD59falseAnonymousREADBCO carta comprovante autoarquivamento P.pdf.jpgBCO carta comprovante autoarquivamento P.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg11237https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/0744ce21-7d0d-417d-a976-94ef3d26ae38/download2fbd85ec130d4d7447315f906a0f9158MD511false20.500.14289/158802025-02-05 21:08:00.263http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilopen.accessoai:repositorio.ufscar.br:20.500.14289/15880https://repositorio.ufscar.brRepositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufscar.br/oai/requestrepositorio.sibi@ufscar.bropendoar:43222025-02-06T00:08Repositório Institucional da UFSCAR - Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)false |
| dc.title.por.fl_str_mv |
Modelagem termodinâmica computacional de ligas multicomponentes cúbicas de corpo centrado para armazenagem de hidrogênio |
| dc.title.alternative.eng.fl_str_mv |
Computational thermodynamic modeling of body centered cubic multicomponent alloys for hydrogen storage |
| title |
Modelagem termodinâmica computacional de ligas multicomponentes cúbicas de corpo centrado para armazenagem de hidrogênio |
| spellingShingle |
Modelagem termodinâmica computacional de ligas multicomponentes cúbicas de corpo centrado para armazenagem de hidrogênio Pedroso, Otávio Abreu Sustentabilidade Energias renováveis Armazenamento de hidrogênio DFT Ligas multicomponentes Sustainability Renewable energy Hydrogen storage Multicomponent alloys ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA |
| title_short |
Modelagem termodinâmica computacional de ligas multicomponentes cúbicas de corpo centrado para armazenagem de hidrogênio |
| title_full |
Modelagem termodinâmica computacional de ligas multicomponentes cúbicas de corpo centrado para armazenagem de hidrogênio |
| title_fullStr |
Modelagem termodinâmica computacional de ligas multicomponentes cúbicas de corpo centrado para armazenagem de hidrogênio |
| title_full_unstemmed |
Modelagem termodinâmica computacional de ligas multicomponentes cúbicas de corpo centrado para armazenagem de hidrogênio |
| title_sort |
Modelagem termodinâmica computacional de ligas multicomponentes cúbicas de corpo centrado para armazenagem de hidrogênio |
| author |
Pedroso, Otávio Abreu |
| author_facet |
Pedroso, Otávio Abreu |
| author_role |
author |
| dc.contributor.authorlattes.por.fl_str_mv |
http://lattes.cnpq.br/0451136180466494 |
| dc.contributor.author.fl_str_mv |
Pedroso, Otávio Abreu |
| dc.contributor.advisor1.fl_str_mv |
Zepon, Guilherme |
| dc.contributor.advisor1Lattes.fl_str_mv |
http://lattes.cnpq.br/7924187202036614 |
| dc.contributor.authorID.fl_str_mv |
0330b6d9-84d8-4f15-883f-923b9b8e863a |
| contributor_str_mv |
Zepon, Guilherme |
| dc.subject.por.fl_str_mv |
Sustentabilidade Energias renováveis Armazenamento de hidrogênio DFT Ligas multicomponentes |
| topic |
Sustentabilidade Energias renováveis Armazenamento de hidrogênio DFT Ligas multicomponentes Sustainability Renewable energy Hydrogen storage Multicomponent alloys ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA |
| dc.subject.eng.fl_str_mv |
Sustainability Renewable energy Hydrogen storage Multicomponent alloys |
| dc.subject.cnpq.fl_str_mv |
ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA |
| description |
Recently, multicomponent metal alloys for hydrogen storage have drawn attention due to the possibility of exploring a large compositional field, which can allow the control of storage properties by controlling the alloy composition, thus satisfying the needs for each application. The laboratory of hydrogen in metals at DEMa/UFSCar has vast experience in the synthesis, characterization, and evaluation of the properties of these alloys. The next step is to develop methods and models to predict the thermodynamic properties that determine their operating conditions (pressure and temperature for absorption/desorption) based solely on the chemical composition, aiming to improve the tools available to carry out the design of alloys for storage of hydrogen with suitable properties for different applications. Recently, Zepon et al. proposed a thermodynamic model to calculate pressure-composition-temperature (PCT) diagrams of multicomponent cubic body-centered alloys (CCC). of sites, and the enthalpy of the phases is modeled based on experimental data and calculated from ab initio through density functional theory (DFT). This master’s work aimed to add new chemical elements to the recently proposed model through DFT calculations and to develop an open code program for the calculation of PCT diagrams based on the model and the data obtained by DFT. The elements Mg, Al, Sc, Mn, Fe, Co, Cu, Zn, Mo, and Pd were incorporated into the model and their implementation in open-source software in the Python programming language. Using this software, the alloys reported in the literature were evaluated so that it was possible to observe that the alloys of the TiVNbCr system are better described by the model, in addition to the fact that some alloys containing Mg show a discrepancy between the crystal structure observed experimentally and those obtained by the model. |
| publishDate |
2021 |
| dc.date.issued.fl_str_mv |
2021-09-20 |
| dc.date.accessioned.fl_str_mv |
2022-04-20T10:49:25Z |
| dc.date.available.fl_str_mv |
2022-04-20T10:49:25Z |
| dc.type.status.fl_str_mv |
info:eu-repo/semantics/publishedVersion |
| dc.type.driver.fl_str_mv |
info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| format |
masterThesis |
| status_str |
publishedVersion |
| dc.identifier.citation.fl_str_mv |
PEDROSO, Otávio Abreu. Modelagem termodinâmica computacional de ligas multicomponentes cúbicas de corpo centrado para armazenagem de hidrogênio. 2021. Dissertação (Mestrado em Ciência e Engenharia de Materiais) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2021. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/15880. |
| dc.identifier.uri.fl_str_mv |
https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/15880 |
| identifier_str_mv |
PEDROSO, Otávio Abreu. Modelagem termodinâmica computacional de ligas multicomponentes cúbicas de corpo centrado para armazenagem de hidrogênio. 2021. Dissertação (Mestrado em Ciência e Engenharia de Materiais) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2021. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/15880. |
| url |
https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/15880 |
| dc.language.iso.fl_str_mv |
por |
| language |
por |
| dc.relation.confidence.fl_str_mv |
600 600 |
| dc.relation.authority.fl_str_mv |
568abd57-0e60-4552-b88c-e4fa0419bac1 |
| dc.rights.driver.fl_str_mv |
Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/ info:eu-repo/semantics/openAccess |
| rights_invalid_str_mv |
Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/ |
| eu_rights_str_mv |
openAccess |
| dc.publisher.none.fl_str_mv |
Universidade Federal de São Carlos Câmpus São Carlos |
| dc.publisher.program.fl_str_mv |
Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais - PPGCEM |
| dc.publisher.initials.fl_str_mv |
UFSCar |
| publisher.none.fl_str_mv |
Universidade Federal de São Carlos Câmpus São Carlos |
| dc.source.none.fl_str_mv |
reponame:Repositório Institucional da UFSCAR instname:Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR) instacron:UFSCAR |
| instname_str |
Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR) |
| instacron_str |
UFSCAR |
| institution |
UFSCAR |
| reponame_str |
Repositório Institucional da UFSCAR |
| collection |
Repositório Institucional da UFSCAR |
| bitstream.url.fl_str_mv |
https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/19829651-a98d-4bf1-ab51-185d40a844e8/download https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/bd78af8a-0e9d-4c54-8dfc-7e81112bbe2d/download https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/cc8f2822-696a-46b1-9055-c28a72b4a07c/download https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/0bc5cdf2-466a-4645-ae5b-3793ebd7ce7f/download https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/8706c2e3-6adf-4bef-ad8f-1889bccc2ed6/download https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/3f309f5a-e951-49dd-890d-412d5d956149/download https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/0744ce21-7d0d-417d-a976-94ef3d26ae38/download |
| bitstream.checksum.fl_str_mv |
82d1847c65c605e894fa1f1c73c46c70 b0a21f412fe6d5cee6d626c3ab36ab64 e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 c04e3293ec1d2355047a37fd3e23777f 68b329da9893e34099c7d8ad5cb9c940 9b8f0029fdc0f6ef8f9a2a6e91b022f8 2fbd85ec130d4d7447315f906a0f9158 |
| bitstream.checksumAlgorithm.fl_str_mv |
MD5 MD5 MD5 MD5 MD5 MD5 MD5 |
| repository.name.fl_str_mv |
Repositório Institucional da UFSCAR - Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR) |
| repository.mail.fl_str_mv |
repositorio.sibi@ufscar.br |
| _version_ |
1851688913880481792 |