Made available in DSpace on 2013-10-11T13:35:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000451353-Texto+Completo-0.pdf: 20017308 bytes, checksum: 296ffb9862c776426e68e43169d40c26 (MD5) Previous issue date: 2013 / The goal of this thesis was the development and analysis of crystalline silicon solar cells processed by laser radiation. Solar cells with n+pp+ structure on p-type, CZ-Si solar grade substrate were developed, analysed, and evaluated, based on two laser processing techniques: laser-fired rear contacts (LFC) and laser ablation of the front surface silicon nitride by means of laser chemical processing (LPC) or using a mirror galvanometer laser system (SCA). The LFC method was employed to form the rear contacts of crystalline silicon solar cells after the deposition of an aluminium layer. The LCP and SOA methods were used to develop a silicon nitride ablation process. The laser ablation process was employed to open regions of the devices antireflection coating, followed by selective chemical deposition of Ni/Ag to form the front metal grid. The best laser processing parameters found for LFC solar cells were: 33. 0 A pumping lamp current, 20. 0 kHz q-switch frequency, and 0. 50 mm contact distance. LFC solar cells with screen printed front metallization and Si02 rear passivation layer achieved an average efficiency of 14. 4 % and best value of 15. 3 %, after an annealing step at 400 00 with a belt speed of 50 cm/min. lncreasing the rear aluminium layer thickness from 2 um to 4 um did not improve the performance of the devices significantly. The best laser processing parameters found for the silicon nitride laser ablation process based on the LCP technique were: 15. 3 uJ laser pulse energy, 16. 0 kHz q-switch frequency, and 100 mm/s processing speed. The best laser processing parameters found for the silicon nitride laser ablation process based on the SOA technique were: 5. 0 uJ laser pulse energy, 130. 0 kHz q-switch frequency, and 813 mm/s processing speed. Solar cells with silicon nitride laser ablation, front side metallization by Ni/Ag selective electrochemical deposition, and screen-printed rear side metallization achieved an average efficiency of 16. 1 % and best value of 16. 8 % for the LCP technique and an average efficiency of 16. 3 % and best value of 16. 6% for the SOA technique. / O objetivo desta tese foi o desenvolvimento e análise de células solares em substrato de silício cristalino com processamento por radiação laser. Células solares com estrutura n+pp+ em substrato de CZ-Si tipo p foram fabricadas, analisadas e comparadas, com base em duas técnicas de processamento laser: contatos posteriores formados por laser (CFL) e ablação do filme antirreflexo frontal de nitreto de silício por processamento químico com laser (PQL) ou por processamento com laser guiado por galvanômetro de espelhos (SCA). O método CFL foi utilizado na formação dos contatos posteriores de células solares, após a deposição de uma camada de alumínio. Os métodos PQL e SCA foram usados no desenvolvimento de um processo de ablação a laser do filme frontal de nitreto de silício. Trilhas foram abertas no filme antirreflexo e posteriormente metalizadas seletivamente por deposição química de níquel e prata, para formar a malha de metalização frontal. Os melhores parâmetros de processamento laser encontrados para células solares CFL foram: corrente da lâmpada de bombeamento óptico de 33,0 A, freqüência q-swttch de 20,0 kHz e distância entre contatos posteriores de 0,50 mm. Células solares CEL com metalização frontal por serigrafia e passivação posterior com SiO2 alcançaram uma eficiência média de 14,4 % e melhor valor de 15,3 %, após tratamento térmico a 400 °C com velocidade de esteira de 50 cm/min.O aumento da espessura da camada de alumínio posterior de 2 um para 4 um não resultou em melhora significativa da performance das células solares. Os melhores parâmetros de processamento encontrados para o processo de ablação a laser de nitreto de silício pela técnica PQL foram: energia do pulso laser de 15,3 uJ, frequência q-switch de 16,0 kHz e velocidade de processamento de 100 mm/s. Os melhores parâmetros de processamento encontrados para o processo de ablação a laser de nitreto de silicio pela técnica SCA foram: energia do pulso laser de 5,0 uJ, freqüência q-switch de 130,0 kHz e velocidade de processamento de 813 mm/s. Células solares com ablação a laser de nitreto de silicio, metalização frontal seletiva por deposição química de níquel e prata e metalização posterior por serigrafia atingiram a eficiência média de 16,1 % e o melhor valor de 16,8 % com a técnica PQL e a eficiência média de 16,3 % e melhor valor de 16,6 % com a técnica SCA.

Made available in DSpace on 2013-10-29T16:25:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000451790 Texto Parcial.pdf: 3602838 bytes, checksum: d118bf1f81eee918023e5480c84fb81e (MD5) Previous issue date: 2013 / The mechanisms of initiation, transport and deposition of sediment in turbidity currents have been studied because of its potential environmental impact and for containing the main hydrocarbon reservoirs. Several research groups have performed simulations of these phenomena in reduced models, using the coal 205 as sediment. However, this material has limitations on its use in noninvasive imaging techniques for monitoring of turbidity currents in tanks of hydraulic simulation. Thus, this study aimed the preparation of polymer nanocomposites with the potential to replace the coal 205 in these simulations. Polymer nanocomposites based on thermosetting matrices containing inorganic filler (clay, graphite and carbon black) were prepared. By means of scanning electron microscopy (SEM) and transmission electron microscopy (TEM) micrographs it was possible to verify that the fillers incorporated into polymer matrices showed nanometric dimensions and were dispersed homogeneously, except the carbon black that presented some points of agglomeration. The forms of particles are also evaluated by SEM, classified as semi-angular and semi-rounded. The electrical properties were investigated using electrical impedance spectroscopy. The materials studied presented values of settling velocities and density near the coal 205. Thus, all nanocomposites prepared exhibited the desired characteristics to replace the coal 205 in tank hydraulics simulation. / Os mecanismos de iniciação, transporte e deposição de sedimentos em correntes de turbidez vêm sendo estudados devido ao seu potencial impacto ambiental. Além disso, os mecanismos de formação contêm os principais reservatórios de hidrocarbonetos. Grupos de pesquisas têm realizado simulações desses fenômenos, em modelos reduzidos, utilizando o carvão 205 como sedimento. Porém, esse material apresenta limitações quanto ao seu uso em técnicas de imageamento não invasivo para acompanhamento das correntes de turbidez em tanques de simulação hidráulica. Assim, essa pesquisa teve como objetivo preparar material polimérico com o potencial de substituir o carvão 205 nessas simulações. Foram preparados nanocompósitos baseados em matrizes termorfixas contendo carga inorgânica (argila, grafite e negro de fumo). Por meio de micrografias de microscopia eletrônica de varredura (MEV) e microscopia eletrônica de transmissão (MET) foi possível verificar que as cargas incorporadas às matrizes poliméricas apresentavam dimensões nanométricas e estavam dispersas homogeneamente, exceto o negro de fumo que apresentou alguns pontos de aglomeração. Também por MEV foram avaliadas as formas das partículas, as quais foram classificadas como semi-angulares e semi-arredondadas. As propriedades elétricas foram investigadas por meio de espectroscopia por impedância elétrica. Os materiais avaliados apresentaram velocidades de queda e massa específica próximas as do carvão 205. Assim, todos os nanocompósitos preparados apresentaram características desejadas para substituir o carvão 205 em tanques de simulação hidráulica.

Made available in DSpace on 2014-01-03T01:00:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000452931-Texto+Completo-0.pdf: 3193003 bytes, checksum: 17279c114312e7c4576c7e96d9be1750 (MD5) Previous issue date: 2013 / Thermoplastic elastomers, like triblock copolymers, more specifically SBS with linear arrangement, were used to obtain polymeric nanocomposites. Employing spherical TiO2 nanofiller and nanofiller clay with lamellar structure, through mixing method, based on solvent followed by dispersion into mechanical stirring and ultrasound batch, which nanofiller were incorporated in quantities of 0,5%, 1%, 2% and 3% relative to the polymeric matrix mass. The characterization was done using thermal mechanical analytical methods like thermal gravimetric analysis (TGA) and dynamic mechanical thermal analysis (DMTA). The monitoring of the morphological structure of nanocomposite and nanofiller was performed by scanning electron microscopy. The results indicate the availability of the proposed technique for incorporation of nanofillers into the matrix and highlight the requirement for surface treatments for improved performance. The use of nanofillers with distinct characteristics can be used for directing the studies of the relation with charge and polymeric matrix and evaluation of properties in charge-matrix interface. / Elastômeros termoplásticos do tipo copolímeros tribloco, especificamente neste trabalho copolímeros SBS de arranjo linear foram utilizados para a obtenção de nanocompósitos. Empregou-se a utilização de nanocargas esféricas de TiO2, e nanocargas de argila, com estrutura lamelar, através de método de mistura em base solvente seguido por dispersão em agitação mecânica e banho de ultrassom, onde foram incorporadas as nanocargas nas quantidades de 0,5%, 1%, 2% e 3%, em relação à massa da matriz polimérica. A caracterização foi realizada por métodos analíticos térmico-mecânicos, como TGA, e DMTA, e o acompanhamento da estrutura morfológica do nanocompósito e da nanocarga utilizada foi feito por micrografias através de microscopia eletrônica de varredura (MEV). Os resultados obtidos indicam a viabilidade da técnica proposta para incorporação de nanocargas na matriz e evidenciam a necessidade de tratamentos superficiais para melhorias no desempenho. A utilização de nanocargas com características morfológicas distintas serve como parâmetro para o direcionamento de estudos sobre a relação carga-matriz polimérica e avaliação de propriedades na interface carga-matriz.

Made available in DSpace on 2014-04-12T02:01:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000456914-Texto+Completo-0.pdf: 4300690 bytes, checksum: 4347bfbddc1c3238eb967996a15790e4 (MD5) Previous issue date: 2014 / In this study, the application of acoustic waves for imaging the internal architecture of sedimentary deposits produced in the simulation of different types of sediment tanks was investigated systematically. To do so we used two ultrasound imaging equipment medical and industrial, yielding two groups of images. The medical device (1. 0<< 10 MHz) was employed to optimize detail and industrial equipment (0. 1 < <1. 0 MHz ) favors the penetration in thicker layers. The acoustic behavior (maximum depth of the signal propagation speed of sound and contrast) traditional materials used in experimental simulations (coal, sand and balotine) and new artificial sediments was studied using polymer-based composites. For analysis of such materials different arrangements which changed the topography, thickness and grain size of the sediment layers were created. The transducer frequency and settling time were also monitored in the trials. The results showed that the maximum depth of view in 5 MHz was not more than 2 cm for all materials used. For a frequency of 250 kHz the display area increases substantially more than 6 cm. Although the spatial resolution decreases with decreasing frequency, due to the dotted aspect (speckle) of ultrasound images of the deposits isn‟t observed a significant loss of detail through the use of frequencies in the kHz range. The depth of view varied with particle size of pelleted material, being slightly higher in materials with larger grains. For particle sizes greater than 180 m, there was obtained a maximum depth of view of the order of 1. 27 cm to 1. 10 cm coal 210 and to the sand. While for the polymer based composites of the same particle size range was obtained values around 0. 7 cm. Materials with less than 180 m tracks offered greater difficulty in spreading the signal beam, as the beam is reflected with high efficiency. The calculations of the propagation speed of the ultrasonic wave in the material revealed that by decreasing the particle propagation velocity in the sediment increases slightly. The value of the sound propagation velocity estimated to the coal 205 was 1989±74 m/s, while for coal 210 was 1705±45 m/s. In limestone, sand, balotine, RP, RPNF, GPMMA and PMMA particle size less than 180 m was the Vp of the order of 1650 m/s .There were no changes of these values for the frequencies used, as expected, except for the fine sand at 250 kHz decreased by ~ 20 %. No significant differences were observed in the intensity of the sound signal between different materials. However, the spherical morphologies of balotine or rounded sand gave more intense signals and favor layers when the contrast between different materials, such as coal or polymer composites are used in neighboring layers. The particle size also influences the contrast, since larger grains favor the diffuse reflection, while the greater compaction of sediments smaller grains creates more favorable conditions almost specular reflection of greater intensity. Conventional materials used for imaging proved to be good for contrast as in the case of balotine and sand, coal and limestone but had become very reflective Furthermore, another drawback is the time of getting very high settling time suspension, which prevents / impairs its use in visual tests or ultrasound imaging .Artificial materials showed little difference in acoustic behavior of the test image but can be pigmented for visual tests in current density and have wide variations in behavior X-ray images due to changes in the concentrations of fillers added at the time of synthesis. In imaging by acoustic waves should, however, take into account problems such as reduced depth preview for clinical echographs and small visual area of the transducer, because the images can‟t be used for analysis. One possibility for the application of this technique is to make successive images of the deposits in increments of low thickness (of the order of cm), with the same acquisition parameters. Thus each layer of material can be imaged independently and then grouped based on predetermined points of reference. Then through sequential imaging to reconstruct the global architecture of the sediment can be studied. The research of the internal architecture of sedimentary deposits produced in physical models employing acoustic waves for imaging revealed by the observation of material characteristics can estimate the presence of the layers that constitute it. To do this, find differences substances as particle size, particle morphology, speed of acoustic propagation in the material and density are of great importance and facilitate the analysis of a sample. / Neste trabalho a aplicação de ondas acústicas para o imageamento de depósitos sedimentares produzidos em laboratório, com diferentes tipos de sedimentos, foi investigada sistematicamente. Para tanto, usou-se dois equipamentos de imageamento por ultrassom, um médico e um industrial, obtendo-se dois grupos de imagens. O equipamento médico (1,0< < 10 MHz) foi empregado para otimizar detalhes e o equipamento industrial (0,1 < < 1,0 MHz) favorece a penetração em camadas mais espessas. Foi avaliado o comportamento acústico (profundidade máxima do sinal, velocidade de propagação do som e contraste) de materiais tradicionais usados em simulações experimentais (carvão, areia e balotine) e de novos sedimentos artificiais, utilizando compósitos de base polimérica. Para análise dos materiais mencionados foram criados diferentes arranjos, onde se modificou a topografia, espessura das camadas e granulometria dos sedimentos. A frequência do transdutor e o tempo de sedimentação também foram controlados nos ensaios. Os resultados obtidos mostraram que a profundidade máxima de visualização em 5 MHz não foi superior a 2cm para todos os materiais utilizados. Para uma frequência de 250 kHz a zona de visualização aumenta substancialmente para mais de 6 cm. Apesar da resolução espacial decrescer com a diminuição da frequência, devido ao aspecto pontilhado (speckle) das imagens ultrassonográficas dos depósitos, não se observa uma perda de detalhe significativa com o uso de frequências na faixa do kHz. A profundidade de visualização variou em função da granulometria do material sedimentado, sendo levemente maior em materiais com grãos maiores. Para granulometrias maiores que 180 μm, se obteve uma profundidade máxima de visualização da ordem de 1,27 cm para o carvão 210 e 1,10 cm para a areia. Enquanto que para os compósitos de base poliméricas da mesma faixa granulométrica se obteve valores em torno de 0,7 cm. Os materiais com faixas menores que 180 μm ofereceram maior dificuldade à propagação do sinal do feixe, já que o feixe é refletido com grande eficiência. Os cálculos de velocidade de propagação da onda ultrassônica nos materiais revelaram que ao se diminuir a granulometria a velocidade de propagação no sedimento aumenta levemente. O valor de velocidade de propagação do som estimado para o carvão 205 foi de 1989±74 m/s, enquanto para o carvão 210 foi de 1705±45 m/s. No calcário, areia, balotine, RP, RPNF, GPMMA e PMMA com granulometria menor que 180 μm a Vp foi da ordem de 1650 m/s. Não houve mudanças desses valores para as frequências utilizadas, como esperado, com exceção para a areia fina que em 250 kHz apresentou uma redução de ~ 20%. Não foram observadas diferenças muito significativas na intensidade do sinal sonoro entre os diversos materiais. Contudo, as morfologias esféricas do balotine ou arredondadas da areia proporcionaram sinais mais intensos e favorecem o contraste entre camadas quando materiais distintos, como o carvão ou os compósitos poliméricos são usados em camadas vizinhas. A granulometria também influencia no contraste, já que grãos maiores favorecem a reflexão difusa, enquanto a maior compactação de sedimentos de grãos menores cria condições mais favoráveis a reflexão quase especular de maior intensidade. Os materiais convencionais empregados para o imageamento revelaram-se bons para o contraste como é o caso do balotine e da areia, mas o carvão e o calcário apresentaram-se muito reflexivos, além disso, outro ponto negativo é o tempo de sedimentação elevado ficando muito tempo em suspensão, o que impossibilita/prejudica seu emprego em testes visuais ou imageamento ultrassônico. Os materiais artificiais apresentaram pouca diferença de comportamento nos testes de imagem acústico, mas podem ser pigmentados para testes visuais em correntes de densidade e apresentam grandes variações de comportamento em imagens de raios x devido a mudanças nas concentrações de cargas adicionadas no momento da síntese. No imageamento por ondas acústicas deve-se, contudo, levar em conta problemas como a reduzida profundidade de visualização para ecógrafos clínicos e a pequena área visual do transdutor, pois as imagens podem não servir para análise. Uma possibilidade para a aplicação dessa técnica é fazer imagens sucessivas do depósitos com incrementos de espessura baixos (da ordem de cm), com os mesmos parâmetros de aquisição. Assim cada camada de material pode ser imageada independentemente e depois agrupada com base em pontos de referencias pré-estabelecidos. Então através do imageamento sequencial a reconstruir da arquitetura global do sedimento pode ser estudada.

Made available in DSpace on 2014-08-15T02:01:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000460217-Texto+Completo-0.pdf: 1794171 bytes, checksum: 9f89fb6e90ac2a056b535eb35119531e (MD5) Previous issue date: 2014 / The growth of the polymer market leads to new application niches for these materials with present different properties when compared to the conventional ones, such as composites and nanocomposites, making key the search and the development of these products. Polyurethanes (PUs) are among the most versatile polymers in the world today. To improve the performance of a polyurethane, a common method is to incorporate fillers into the polymer, such as inorganic particles. Thus, this work proposes a study of obtaining and comparing PU nanocomposites by in situ polymerization using natural inorganic filler such as talc and synthetic talc (Ni-talc). The quantities defined Ni-talc were 0. 5%, 1%, 2%, 3% and 5% on the mass of polyurethane formed during the polymerization reaction. To follow the results of the technical Infrared Spectroscopy were used Fourier transform (FTIR), differential scanning calorimetry (DSC), Thermogravimetric Analysis (TGA), Gel Permeation Chromatography (GPC), dynamic mechanical analysis (DMTA), Microscopy Scanning Electron (SEM), Analysis of X-Ray Diffraction (XRD) and Analysis of Specific Surface Area (BET). The XRD results showed that intercalation of polymer matrix in the nanocomposites structure. The Ni-talc exhibited better thermal properties when compared to natural talc. The nanocomposites with 0. 5, 1 and 2% Ni-talc showed the best strain results in low deformation volues in relation to the pure PU, while the stress-strain results from natural talc nanocomposite shows higher strain values at higher deformation. / O crescimento do mercado de polímeros surge como novos nichos de aplicação para materiais com propriedades diferentes das existentes, tais como os compósitos e nanocompósitos, tornando fundamental a busca e o desenvolvimento destes produtos. Os poliuretanos (PU’s) estão dentre os polímeros mais versáteis no mundo atual. Para melhorar ainda mais o desempenho de um poliuretano, um método comum é a incorporação de cargas ao polímero, como as partículas inorgânicas. Desta maneira, este trabalho propõe um estudo de obtenção e de comparação de nanocompósitos de PU por polimerização in situ, usando como carga inorgânica talco natural e talco sintético (Ni-talco). As quantidades, definidas de Ni-talco, foram 0,5%, 1%, 2%, 3% e 5% em relação à massa de poliuretano formada durante a reação de polimerização. Na caracterização dos resultados foram utilizadas as técnicas de Espectroscopia de Infravermelho por Transformada de Fourier (FTIR), Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC), Análise Termogravimétrica (TGA), Cromatografia de Permeação em Gel (GPC), Análise Dinâmico Mecânica (DMTA), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Análise de Difração de Raios-X (DRX) e Análise da Área Superficial Específica (BET). As análises de DRX mostraram que há formação de uma estrutura intercalada entre a matriz polimérica e as nanoparticulas. O Ni-talco mostrou melhores propriedades térmicas quando comparado com o talco natural. Os nanocompósitos com 0,5, 1 e 2% de Ni-talco mostraram os melhores resultados de tensão em baixas deformações que o PU puro, enquanto que os resultados de tensão-deformação do nanocompósito de talco natural mostraram valores de tensão superiores em deformações mais elevadas.

Made available in DSpace on 2014-11-01T01:01:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000462321-Texto+Completo-0.pdf: 17088803 bytes, checksum: feaf7da9def19abf0f0ec625d1078754 (MD5) Previous issue date: 2014 / The world's dependence on fossil fuels for power generation is causing an increase in the atmosphere CO2 concentration and leading to global warming. Alternatives are being developed to stabilize or even to reduce the CO2 levels in the atmosphere. Among them stands out the Carbon Geological Storage, which consists of storing permanently CO2 in suitable geological reservoirs and thus mitigate climate change. In this sense, the study of CO2 - rock - fluid interactions is essential for the understanding of the processes involved during the storage phase and safety of storage. This work aims to study caprocks and reservoir rocks from the Furnas and Ponta Grossa Formations of the Paraná Basin for carbon geological storage. The interaction between CO2-rock-fluid was studied simulating the geological conditions in laboratory experiments with high pressure (150 bar) reactors. Rock characterization pre-and postexperiments analyzes in Scanning Electron Microscope (SEM) and X-ray Diffractometer (XRD) were performed. Analysis of saline solution before and after the experiment was performed by Optical Emission Spectroscopy Inductively Coupled Plasma (ICP - OES) to identify ions present in solution. The results of this work demonstrated that the tested reservoirs and caprocks have limited interactions with CO2 resulting in limited mineral trapping mechanisms and high mineralogy integrity. / A dependência mundial no uso de combustíveis fósseis para geração de energia está causando um aumento na concentração de CO2 na atmosfera e gerando mudanças no clima. Alternativas estão sendo desenvolvidas para estabilizar ou mesmo reduzir os níveis de CO2 na atmosfera. Entre eles destaca-se o Armazenamento Geológico de Carbono, que consiste em armazenar permanentemente o CO2 em reservatórios geológicos adequados e, assim, mitigar as emissões de CO2. Neste sentido, o estudo das interações que ocorrem entre o CO2 - rocha - fluido é essencial para a compreensão dos processos envolvidos durante a fase de armazenamento e para a segurança envolvida no processo. Este trabalho tem como objetivo estudar amostras de rocha selo (Formação Ponta Grossa) e rochas reservatório (Formação Furnas) da Bacia do Paraná simulando o processo de armazenamento geológico de carbono.A interação entre a água CO2- rocha- fluido foi estudada através de experimentos em escala de laboratório, simulando as condições geológicas em reatores. Para a caracterização das rochas pré e pós experimentos foram realizadas analises em Microscópio Eletrônico de Varredura (MEV) e Difratômetro de raios-X (DRX). Análise da solução salina antes e após os experimentos foram realizados por Espectroscopia de Emissão Ótica plasma indutivamente acoplado (ICP - OES) para identificar os íons presentes na solução. Os resultados destes estudos demonstraram que os reservatórios e selos testados possuem limitada interação com CO2 resultando em baixo aprisionamento mineral evidenciado e alta integridade mineralógica.

Made available in DSpace on 2014-12-13T01:01:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000463988-Texto+Completo-0.pdf: 1527906 bytes, checksum: 9a3c3ab5218bb7340aa6e1c30278870c (MD5) Previous issue date: 2014 / The study of the extraction of substances with value-added from waste of the wine industry is proposed due to the annual generating thousands of tons of seeds and cables, called bagasse, coming wineries of the productive region of the northeastern state of Rio Grande do Sul processes. At this moment, this material is perceived as process residue and used only as raw material for composting. Studies show that grape seed (Vitis vinifera L. ) may contain compounds with high antioxidant power. The antioxidant power of the extract gives it desirable characteristics for applications in human health, and can be used as food, medicine and cosmetic formulation. In this work the grape waste were collected 20 to 30 days post-pressing and separated into two fractions: one composed only by grape seeds and the other by the remaining material (pulp, peel and bits of curl). Both fractions were subjected to supercritical extraction process using carbon + water and carbon dioxide as solvents. Process operating conditions were: temperature 35 ° C and pressures of 100, 120, 150, 200 and 250 bar, yielding data for construction of yield versus time curves. Then the mathematical modeling was applied to represent the extraction process, this study grounded on the knowledge of mass transfer. Regarding the extracts, they were assessed using DPPH (2,2-diphenyl-1-picryl-hydrazyl), aimed to determining the antioxidant power. As a result, it was observed that the extracts of the pulp, and pieces of bark curl had a high antioxidant power and the mathematical model employed showed high adherence to the experimental data represented by the extraction curve. / O estudo da extração de substâncias com valor agregado dos resíduos da indústria vinícola é proposto devido à geração anual de milhares de toneladas de sementes e cabos, chamados de bagaço, oriundos dos processos produtivos das vinícolas da região nordeste do estado do Rio Grande do Sul. Até o presente momento este material é percebido como resíduo de processo e utilizado somente como matéria-prima para compostagem. Estudos demonstram que as sementes de uva (Vitis vinífera L. ) podem conter compostos com elevado poder antioxidante. O poder antioxidante do extrato confere a ele características desejáveis para aplicações em benefício da saúde humana, podendo ser utilizado como alimento, medicação e na formulação de cosméticos. Neste trabalho os resíduos de uva foram coletados 20 a 30 dias pós-prensagem e separado em duas frações: uma constituída só por sementes de uva e a outra pelo material restante (polpa, casca e pedaços de cacho). As duas frações foram submetidas ao processo de extração supercrítica, utilizando dióxido de carbono e dióxido de carbono + água como solventes. As condições operacionais de processo foram as seguintes: temperatura de 35°C e pressões de 100, 120, 150 200 e 250 bar, gerando curvas de rendimento versus tempo. Aplicou-se então a modelagem matemática ao processo de extração, estudo este embasado nos conhecimentos de transferência de massa. Em relação aos extratos, os mesmos foram analisados pela metodologia DPPH (2,2-difenil-1-picril-hidrazil), visando à determinação do poder antioxidante. Como resultado, observou-se que os extratos da polpa, casca e pedaços de cacho tiveram um elevado poder antioxidante e o modelo matemático empregado apresentou alta aderência aos dados experimentais representados pela curva de extração.

Made available in DSpace on 2015-02-13T01:00:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000465177-Texto+Completo-0.pdf: 2199385 bytes, checksum: 7e39de6eac33d2dfd74591983c10103d (MD5) Previous issue date: 2015 / This work was focused on the development of silicon solar cells with laser fired contacts and rear face passivation. Several processes were developed based on two different p-type silicon substrates. The objective was to develop a solar cell manufacturing process with laser fired contacts and aluminum deposited by evaporation, as well as to assess the rear passivation. In Si-Cz wafers, the phosphorus diffusion was performed at 865 °C. From the power and the frequency experimental optimization in Si-Cz wafers, it was found that the efficiency of 13. 1 % was obtained with 15 W of power and 80 kHz of frequency. The efficiency of 14. 5 % was achieved from the annealing temperature of 350 °C and belt speed of 66 cm/min. The experimental optimization of the distance between the dots and the contact area of the dots resulted on 14. 1 % efficiency, for the distance between dots of 0. 5 mm and the dot area contact of 7230 μm2. For the PV-Si-FZ substract, with the best diffusion temperature of 875 °C, the efficiency of 14. 0 % was obtained. It was found that the efficiency for Si-Cz and Si-FZ solar cell was similar, due to the low minority charge carrier lifetime. The deposition of a TiO2 film on the rear side resulted in an increase of the fill factor and efficiency, however the increase of the silicon oxide layer reduced the efficiency of the devices. / Neste trabalho foram desenvolvidas células solares de silício com contatos formados por radiação laser e passivação na face posterior. Para isso, foram desenvolvidos processos para produção de células solares a partir de lâminas de silício tipo p de dois tipos diferentes de substrato. O objetivo foi desenvolver um processo de fabricação de células solares com contato e difusão posterior formado em pontos por radiação laser e alumínio depositado por evaporação bem como avaliar a passivação na face posterior. Em lâminas de Si-Cz, a difusão de fósforo foi realizada a 865 °C. Da otimização experimental da potência e da frequência do sistema laser em lâminas de Si-Cz, constatou-se que a eficiência de 13,1 % foi obtida com a potência de 15 W e frequência de 80 kHz. Obteve-se a eficiência de 14,5 % para a temperatura de recozimento 350 °C e a velocidade de esteira de 66 cm/min. A otimização experimental da distância entre pontos e da área dos pontos de contato, resultou na eficiência de 14,1 %, para a distância entre pontos de 0,5 mm e área dos pontos de contato de 7230 μm2. Para substratos de PV-Si-FZ, a melhor temperatura de difusão de fósforo foi de 875 °C e obteve-se a eficiência de 14,0 %. Constatou-se que a eficiência foi similar para células solares processadas em lâminas de Si-Cz e PV-Si-FZ, devido o baixo tempo de vida dos portadores de carga minoritários. A deposição de um filme de TiO2 na face posterior resultou em um aumento no fator de forma e da eficiência, porém o aumento da camada de óxido de silício reduziu a eficiência dos dispositivos.

Made available in DSpace on 2015-03-13T02:01:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000466225-Texto+Completo-0.pdf: 8821107 bytes, checksum: 29eac7664f9d5e8636f822b7baf681b7 (MD5) Previous issue date: 2015 / In this work, molecular dynamics (MD) simulations were carried out to study the ion-irradiation induced effects on ultrathin molecular films. The energy deposited by the ions is computationally simulated using a simple thermal spike with particles interacting via the Lennard-Jones potential. It was investigated the effect of thin and ultrathin (2 – 60 nm) films thickness variation in the dimensions of the defects created on the surface – crater’s diameter (Dc) and depth (Cd) and ridge (rim) volume. Crystalline and amorphous systems were modeled, and different radius and temperature combinations were investigated for the simulated cylindrical track. Qualitative and quantitative results obtained from crystalline and amorphous samples were compared. The analysis of the system’s dynamics after the track energy got transferred into atomic motion allowed to identify the mechanisms responsible for the formation of the surface defects. Crater size is mostly determined by evaporation and melt flow from the hot track, while the rim size is determined both by melt flow and coherent displacement of particles due to the large pressure developed in the excited track. We find a large dependence on the dimensions of the surface defects, and in the number of sputtered particles, with the film thickness (h) below a critical value hcrítico. The critical thickness for the rim volume, more sensitive to the confinement of the film, was found to be higher than the hcrítico for Dc, since mechanisms involved in the formation of both effects are different. Also from a critical h on, the sputtering yield got smaller as the film thickness decreased. The sputtered particles’ depth of origin zorigem was obtained as a function of h. As a result from simulations with amorphous films it was obtained zorigem<h/2. Results from simulations were compared to recent experimental data. / Neste trabalho, simulações por dinâmica molecular (MD) foram empregadas para estudar efeitos induzidos pela irradiação iônica de alta energia em filmes moleculares ultrafinos. A energia depositada pelos íons é computacionalmente simulada usando um modelo simples de thermal spike com partículas interagindo pelo potencial de Lennard-Jones. Foi investigado o efeito da variação da espessura de filmes ultrafinos (2 – 60 nm) nas dimensões dos defeitos criados na superfície - diâmetro (Dc) e profundidade (Cd) da cratera e volume da protuberância (rim). Foram modelados sistemas cristalino e amorfo, e investigadas diferentes combinações de raio e temperatura da trilha de excitação gerada pelos íons. Os resultados qualitativos e quantitativos obtidos usando os sólidos cristalino e o amorfo foram comparados. A análise da dinâmica do sistema após a energia da trilha iônica ser transferida para movimento atômico permitiu identificar os mecanismos responsáveis pela formação dos defeitos de superfície. O tamanho da cratera é determinado principalmente pela ejeção de material e pelo fluxo de material fundido da trilha superaquecida, enquanto o rim tem origem tanto no fluxo de material derretido quanto no deslocamento coerente de um pulso de pressão oriundo do centro da trilha excitada. Foi encontrada uma forte dependência entre as dimensões dos defeitos de superfície, e no número de partículas ejetadas (sputtering), quando a espessura do filme (h) é menor que um valor crítico hcrítico. A espessura crítica para o volume do rim, mais sensível ao confinamento do filme, foi maior que para o Dc, devido aos diferentes mecanismos envolvidos.O sputtering foi cada vez menor com a redução de h a partir também de um valor crítico de h. Também foram obtidas a profundidade de origem zorigem das partículas ejetadas, e o sputtering em função de h. Para os filmes amorfos se obteve zorigem<h/2. Resultados das simulações foram comparados com dados experimentais recentes. Os melhores resultados das simulações obtiveram ótima correlação qualitativa para Dc e para o volume do rim.

Made available in DSpace on 2015-03-18T02:01:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000466515-Texto+Completo-0.pdf: 2196084 bytes, checksum: 5f6d7c75b5387e4577daf1a339454354 (MD5) Previous issue date: 2014 / Gas hydrates are solids formed by crystal structures similar to ice, which may form when the water is in contact with low weight molecular gases (such as H2S, CO2, NH3 and/or light hydrocarbons), under certain conditions of temperature and pressure. Several studies show that gas hydrates may be a wide source of natural gas in the future, especially considering the fact that oil production tends to decline due to the high cost involved, which makes the interest in alternative sources, such as natural gas derived from unconventional sources, grow. However, in order to make gas hydrate exploitation possible, it's necessary to know how they are formed and what are the conditions that provide stability and dissociation. Different apparatus have been used to obtain gas hydrate. In this scenario, the present paper aims to use a unique system called Pilot Plant Synthesis of Gas Hydrates to synthesize different hydrates, with different compositions, in various reaction conditions. It is noticed that the present study was based on the synthesis of hydrates with its precipitation of at larger scales. The methane hydrates were characterized by X-ray diffractometer, Gas Chromatograph and Gas Chromatography Isotope Ratio Mass Spectrometer. / Os hidratos de gás são sólidos formados por estruturas cristalinas, semelhantes ao gelo, que podem se formar quando há água em contato com gases de baixo peso molecular (tais como: H2S, CO2, NH3 e/ou hidrocarbonetos leves), sob determinadas condições de pressão e temperatura. Diversos estudos mostram que os hidratos de gás poderão ser uma vasta fonte de gás natural considerando, especialmente, o fato da produção de petróleo estar propensa a diminuir, em razão do elevado custo desta atividade, o que faz crescer o interesse por outras fontes, como o gás natural derivado de fontes não convencionais. Entretanto, para que a exploração do gás do hidrato seja possível, faz-se necessário conhecer a maneira como estes são formados e quais são as condições que propiciam a sua estabilidade e dissociação. Diferentes aparatos já foram utilizados para a obtenção dos hidratos de gás até os dias de hoje. Neste cenário, o presente trabalho se propõe a utilizar um sistema inédito (denominado Planta Piloto de Síntese de Hidratos de Gás) para sintetizar diferentes hidratos de gás, com diferentes composições dentro de variadas condições reacionais. Salienta-se que este estudo foi baseado na síntese de hidratos de metano, com a precipitação dos mesmos em maiores escalas. Os hidratos de metano foram caracterizados através da difratometria de raios-X, na cromatografia gasosa e cromatografia gasosa acoplada à Espectrometria de Massa de razão isotópica.