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Tese de Doutorado
DOI
10.11606/T.75.2006.tde-17012007-110301
Documento
Autor
Nome completo
Elki Cristina de Souza
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Carlos, 2006
Orientador
Banca examinadora
Ticianelli, Edson Antonio (Presidente)
Angelo, Antonio Carlos Dias
Benedetti, Assis Vicente
Huguenin, Fritz Cavalcante
Rocco, Ana Maria
Título em português
"Propriedades estruturais e eletroquímicas de ligas de hidreto metálico processadas por moagem de alta energia"
Palavras-chave em português
Baterias Ni-Hidreto
Hidreto metálico
Ligas amorfas
Resumo em português
Neste trabalho foi feito um estudo das propriedades estruturais e eletroquímicas de eletrodos formados por pó de liga de hidreto metálico Zr0,9Ti0,1Ni1,04Mn0,64V0,46 (tipo AB2) preparadas em forno a arco e tratadas por moagem em moinho de bolas na presença de pó de Ni ou da liga LaNi4,7Sn0,3. Também foram estudadas ligas à base de Mg-Ni preparadas por moagem de alta energia, com e sem a inclusão de um terceiro elemento (Ti ou Pt). Neste último caso, foi realizada deposição eletroquímica para o revestimento da superfície da liga Mg-Ni com paládio. Os estudos nos dois sistemas foram conduzidos utilizando-se as técnicas de EDX (energia dispersiva de raios X), DRX (difração de raios X) e MEV (microscopia eletrônica de varredura) para a caracterização física dos materiais. Também foram realizados experimentos espectroscopia de absorção de raios X (XAS) e de microscopia eletrônica de transmissão (MET). Os estudos eletroquímicos incluíram medidas da polarização dos eletrodos ao longo dos ciclos de carga/descarga, com o monitoramento da capacidade de descarga em função do número de ciclos. Medidas de espectroscopia de impedância eletroquímica em diferentes estado de carga, temperaturas e números de ciclos foram realizadas nos eletrodos formados com as diferentes ligas. Foi observado que a capacidade de armazenamento de carga da liga AB2 sem tratamento, aumenta muito lentamente com o decorrer do número de ciclos de carga/descarga, enquanto que os eletrodos formados com essa mesma liga, porém submetida aos tratamentos superficiais pela moagem com os diferentes aditivos, apresentam ativação muito mais rápida. Pelas medidas de impedância eletroquímica, observou-se alta similaridade da cinética reacional nas várias amostras AB2 analisadas. A substituição parcial da liga MgNi pela Pt levou à uma maior estabilidade aos ciclos de carga e descarga, inibindo a formação de hidróxido de Mg e proporcionando uma cinética tanto de absorção quanto de dessorção do hidreto maior que sua correspondente liga base. A eletrodeposição de Pd nestas ligas, leva à um incremento adicional na estabilidade do eletrodo.
Título em inglês
"Electrochemical and structural properties of metal hydride alloys prepared by high energy ball-milling"
Palavras-chave em inglês
Amorphous alloy
Metal hydride alloys
Ni-MH batteries
Resumo em inglês
This work reports results of studies on the structure and electrochemical properties of hydrogen storage alloy electrodes, formed by Zr0,9Ti0,1Ni1,04Mn0,64V0,46 (AB2-type), prepared in arc furnace and processed by ball milling in the presence of Ni and/or LaNi4,7Sn0,3 powder additives. The Mg- Ni based alloys with and without incorporation of Ti and Pt, processed by mechanical alloying were also investigated. In this case, electrochemical deposition of palladium was carried out on the surface of Mg-Ni based alloy particles aiming at improving the alloy stability. The structure of all materials were characterized by energy dispersive X-ray (EDS) analyses, X-ray diffraction (XRD) and scanning electronic microscopy (SEM). X-ray absorption spectroscopy (XAS) and transmission electron microscopy (TEM) were also employed for this purpose. Electrochemical studies involved measurements of the electrode polarization along the charge/discharge cycles and also monitoring total discharge capacity as a function of the cycle number. Reaction kinetics were investigated by electrochemical impedance spectroscopy (EIS) measurements, conducted at different states of charge, temperatures and cycle numbers for the different metal hydride electrodes. It was found that the charge storage capacity increased very slowly along the initial charge/discharge cycles for the bare AB2 alloy, but a significant decrease of the activation time, due to a raise on the active area caused by the milling treatment was seen, independent of the additive nature. Electrochemical impedance showed similar reaction kinetics for different AB2 samples. The inclusion of small content of Pt in the Mg-Ni alloy leaded to a significant increase of the material stability for the charge/discharge cycles, probably because of a reduction in the corrosion processes. Consistently, the electrochemical coatings of Pd lead to a raise in the cycling stability of these alloys.
 
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ElkiCristinaSouza.pdf (3.16 Mbytes)
Data de Publicação
2007-01-17
 
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