Orientador: Haroldo de A. PonteDissertaçao (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduaçao em Engenharia - PIPE. Defesa: Curitiba, 2007Inclui bibliografiaÁrea de concentraçao: Engenharia e ciencias de materiai

Silva, Aleksandra Gouveia Santos Gomes da

Orientador: Haroldo de A. PonteDissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia - PIPE. Defesa: Curitiba, 2007Inclui bibliografiaÁrea de concentração: Engenharia e ciências de materiaisResumo: Um dos grandes problemas encontrados em refinarias de petróleo é o controle da deterioração nas estruturas dos aços das unidades que compõem o processo de refino de petróleo. Esta deterioração está relacionada a mecanismos envolvendo processos de fragilização por hidrogênio. O hidrogênio produz a degradação de metais quando exposto a atmosferas onde este pode ser absorvido no material e resultar em redução de seu desempenho mecânico. Os danos estruturais causados pelo hidrogênio são bastante variados: trincas induzidas por hidrogênio, empolamento, trincas induzidas por sulfeto, trincas induzidas por hidrogênio e orientadas por tensão. O trabalho teve como objetivo estudar o comportamento eletroquímico do sistema nióbio/pentóxido de nióbio (Nb/Nb2O5) com relação ao carregamento e descarregamento de hidrogênio, para avaliar o potencial de utilização do sistema na construção de sensores eletroquímicos de hidrogênio, como uma forma de monitoramento seguro, rápido e economicamente viável. Para este estudo foi avaliado a influência do hidrogênio no sistema nióbio/pentóxido de nióbio (Nb/Nb2O5) através da variação do seu potencial de circuito aberto. Foram utilizadas técnicas eletroquímicas de voltametria cíclica, potencial de circuito aberto (OCP), cronopotenciometria e espectroscopia de impedância eletroquímica (EIS) para o sistema submetido a diferentes condições de carregamento de hidrogênio, além de espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios X (XPS) para caracterização do óxido formado. Na voltametria cíclica foi possível verificar a característica de um metal válvula, como é classificado o nióbio, com a formação de óxido estável e de difícil dissolução. Pelos resultados obtidos no OCP se verificou variação no seu potencial para valores maispositivos com o aumento do número de ciclos de carregamento de hidrogênio. O óxidosuperficial obtido foi Nb2O5, sem variação na sua estequiometria, conforme caracterizadopela espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios X (XPS), ainda através deespectroscopia de impedância eletroquímica (EIS) pode se observar à característicacapacitiva do mesmo. Os resultados obtidos indicam a viabilidade de utilização do sistema nióbio/pentóxido de nióbio como sensor de detecção da permeação de hidrogênio.Abstract: One of the great problems found in oil refineries is the control of structural deterioration of steel in the units which compose the oil refining process. This deteriorationis related to mechanisms which involve hydrogen embrittlement processes. Hydrogen produces metal degradation when exposed to atmospheres where it can be absorbed by the material resulting in a decrease of its mechanical performance. Structural damages caused by hydrogen can vary at large: hydrogen induced cracks, hydrogen blistering, sulfide stress cracks, stress oriented hydrogen induced craking. The paper had the objective of studying the electrochemical behavior of the niobium/niobium pentoxide(Nb/Nb2O5) system regarding cyclical hydrogen charging, in order to evaluate the potential use of the system in the construction of electrochemical hydrogen sensors as a means of safe, quick and economically feasible monitoring. This study evaluated the influence of hydrogen in the niobium/oxide system through the variation of its open circuit potential. Electrochemical techniques of Cyclic Voltammetry, Open Circuit Potential (OCP),Chronopotentiometry and Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS) were used and the system was subject to different hydrogen loading conditions, besides X-Ray Photoelectron Spectroscopy (XPS) to characterize the resulting oxide. With the Cyclic Voltammetry it was possible to verify the characteristic of a valve metal, as niobium is classified, with stable oxide formation and difficult dilution. From results obtained at the OCP it was possible to verify a variation of its potential to more positive values with the increase in the number of hydrogen loading cycles. The superficial oxide obtained was Nb2O5, with no variation in its stechiometry, as characterized by X-Ray Photoelectron Spectroscopy (XPS), and through Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS) it was possible to observe a capacitive characteristic of it. The obtained results indicate the use feasibility of the niobium/niobium pentoxide system as a sensor for hydrogen permeation detection

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Estudo do comportamento eletroquímico do nióbio sob carregamento e descarregamento de hidrogenio

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