El papel de la escala de longitud microestructural en las características de generación de hidrógeno de una aleación de Al-Sn-Fe
Autores: Barros, Andre; Konno, Camila; de Paula, Andrei; Silva, Cassio; Garcia, Amauri; Cheung, Noé
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
Categoría
Ciencias de los Materiales
Subcategoría
Materiales estructurales
Palabras clave
Agua
Aleaciones a base de Al
Producción de hidrógeno
Evolución microestructural
Rendimiento en la generación de hidrógeno
Proceso de corrosión
Licencia
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Consultas: 3
Citaciones: Sin citaciones
La reacción del agua con aleaciones a base de Al presenta una alternativa prometedora para la producción de hidrógeno a bordo. Este método, libre de emisiones de carbono, tiene la ventaja de abordar problemas relacionados con el almacenamiento y la logística del hidrógeno. Las aleaciones Al-Sn-Fe son candidatas potenciales para esta aplicación. Sin embargo, la literatura actual carece de una comprensión profunda del papel de la evolución microestructural en el rendimiento de generación de hidrógeno de estas aleaciones. El presente trabajo investiga la influencia de la escala de longitud microestructural en el comportamiento de producción de hidrógeno de una aleación Al-9Sn-1Fe (en %). Se sometieron muestras solidificadas direccionalmente con diferentes escalas de longitud microestructural a pruebas de evolución de hidrógeno en una solución de NaOH 1 M. Los resultados revelaron que la microestructura de la aleación estudiada comprendía dendritas de fase alfa-Al con una morfología en forma de placa junto con la presencia de partículas ricas en Sn y compuestos intermetálicos (IMCs) Al13Fe4 en las áreas interdendríticas. Además, el refinamiento microestructural indujo un aumento del 56.25% en la tasa de producción de hidrógeno, aumentando de 0.16 a 0.25 mL g-1 s-1, sin afectar el rendimiento de hidrógeno, que se mantuvo alrededor del 88%. Se observó que el proceso de corrosión fue estimulado por partículas ricas en Sn y IMCs Al13Fe4 en sus interfaces con la fase alfa-Al, impactando positivamente la tasa de producción de hidrógeno. Se propone una ecuación experimental basada en la relación de Hall-Petch y regresión lineal múltiple (MLR) para asociar la tasa de producción de hidrógeno con los espacios entre brazos dendríticos.
Descripción
La reacción del agua con aleaciones a base de Al presenta una alternativa prometedora para la producción de hidrógeno a bordo. Este método, libre de emisiones de carbono, tiene la ventaja de abordar problemas relacionados con el almacenamiento y la logística del hidrógeno. Las aleaciones Al-Sn-Fe son candidatas potenciales para esta aplicación. Sin embargo, la literatura actual carece de una comprensión profunda del papel de la evolución microestructural en el rendimiento de generación de hidrógeno de estas aleaciones. El presente trabajo investiga la influencia de la escala de longitud microestructural en el comportamiento de producción de hidrógeno de una aleación Al-9Sn-1Fe (en %). Se sometieron muestras solidificadas direccionalmente con diferentes escalas de longitud microestructural a pruebas de evolución de hidrógeno en una solución de NaOH 1 M. Los resultados revelaron que la microestructura de la aleación estudiada comprendía dendritas de fase alfa-Al con una morfología en forma de placa junto con la presencia de partículas ricas en Sn y compuestos intermetálicos (IMCs) Al13Fe4 en las áreas interdendríticas. Además, el refinamiento microestructural indujo un aumento del 56.25% en la tasa de producción de hidrógeno, aumentando de 0.16 a 0.25 mL g-1 s-1, sin afectar el rendimiento de hidrógeno, que se mantuvo alrededor del 88%. Se observó que el proceso de corrosión fue estimulado por partículas ricas en Sn y IMCs Al13Fe4 en sus interfaces con la fase alfa-Al, impactando positivamente la tasa de producción de hidrógeno. Se propone una ecuación experimental basada en la relación de Hall-Petch y regresión lineal múltiple (MLR) para asociar la tasa de producción de hidrógeno con los espacios entre brazos dendríticos.