Made available in DSpace on 2015-04-14T13:59:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 465109.pdf: 1597249 bytes, checksum: 8d8d15194dba51bfadcec2082e93418b (MD5) Previous issue date: 2015-01-20 / The development of new materials with distinct properties is needed today; nanocomposites represent a new group of materials that stand out in this current market demand. Polyurethanes for having versatility as the processes of synthesis and composition are an object of study in various industrial segments. One method to improve the properties of the polyurethane is the addition of inorganic fillers. Thus, this work aims to study the interaction and incorporation of silico-metallic mineral synthetic particles with different hydrothermal treatments (7h and 24h), comparing the influence of the size, distribution and surface area on the properties of polyurethane nanocomposites. PU nanocomposite / SSMMP (7h and 24h) with defined amounts of 0.5%, 1%, 2%, 3% and 5% by weight relative to the pure polymer were synthesized. Technical Analysis of X-Ray Diffraction (XRD) Analysis of Specific Surface Area (BET) spectroscopy, Fourier Transform Infrared (FTIR), Differential Scanning Calorimetry (DSC), Thermogravimetric analysis (TGA), Gel Permeation Chromatography (GPC), Dynamic-Mechanical Analysis (DMTA) and Scanning Electron Microscopy (SEM) were used to characterize materials. The XRD analysis showed that the synthetic silico-metallic mineral fillers exfoliated/well dispersed in the polyurethane matrix. The high surface area of SSMMP influenced the crystallization, and also on the thermal and mechanical properties of nanocomposites. Both PU/ SSMMP (7h and 24h) showed an increase in mechanical properties, although the PU/ SSMMP 7h nanocomposites have a Young's modulus higher than PU / SSMMP 24h. The creep- recovery tests showed that the SSMMP (7h and 24h) restricted the movement of PU chains. The results showed the importance of controlled synthesis of SSMMP for obtaining new materials with desired properties / O desenvolvimento de novos materiais com propriedades distintas se faz necess?rio nos dias atuais e os nanocomp?sitos polim?ricos se destacam nesta demanda do mercado. Os poliuretanos, por terem uma versatilidade quanto a processos de s?ntese e composi??o, s?o objeto de estudo em diversos segmentos industriais. Um dos m?todos para melhorar as propriedades do poliuretano ? a adi??o de cargas inorg?nicas. Neste trabalho foram estudadas a intera??o e incorpora??o de part?culas minerais silico-met?licas sint?ticas com diferentes tratamentos hidrot?rmicos (7h e 24h) na matriz polim?rica, comparando a influ?ncia do tamanho, distribui??o e ?rea superficial nas propriedades dos nanocomp?sitos de poliuretano. Foram sintetizados nanocomp?sitos PU/SSMMP (7h e 24h) com quantidades definidas de 0,5%, 1%, 2%, 3% e 5% em rela??o ? massa do pol?mero puro. Para a caracteriza??o dos materiais foram utilizadas as t?cnicas de An?lise de Difra??o de Raios-X (DRX), An?lise da ?rea Superficial Espec?fica (BET), Espectroscopia de Infravermelho por Transformada de Fourier (FTIR), Calorimetria Explorat?ria Diferencial (DSC), An?lise Termogravim?trica (TGA), Cromatografia de Permea??o em Gel (GPC), An?lise Din?mico-Mec?nica (DMTA) e Microscopia Eletr?nica de Varredura (MEV). As an?lises de DRX indicaram que as cargas minerais silico-met?licas esfoliaram/dispersaram na matriz de poliuretano. As altas ?reas superficiais dos SSMMP tiveram influ?ncia sobre a cristaliza??o, e tamb?m nas propriedades t?rmicas e mec?nicas dos nanocomp?sitos. Ambos PU/SSMMP(7h e 24h) apresentaram um aumento nas propriedades mec?nicas, apesar de os nanocomp?sitos PU/SSMMP 7h apresentarem um M?dulo de Young maior que os PU/SSMMP 24h. Os testes de creep-recovery mostraram que os SSMMP (7h e 24h) restringem o movimento das cadeias do PU. Os resultados mostraram a import?ncia da s?ntese controlada dos SSMMP para a obten??o de novos materiais com propriedades desejadas

Made available in DSpace on 2015-04-14T13:59:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 392891.pdf: 18868347 bytes, checksum: e47d02c5e43959554e7a96fc2af41841 (MD5) Previous issue date: 2007-01-26 / Em c?lulas a combust?vel de eletr?lito polim?rico s?lido, o principal componente ? o conjunto membrana/eletrodos (MEA). A camada difusora ? um dos constituintes do MEA, sendo um material comp?sito constitu?do de p? de carbono ao qual ? adicionado politetrafluoretileno (PTFE) para aumentar sua hidrofobicidade, caracter?stica fundamental para controlar o transporte de ?gua no sistema. Sobre a camada difusora ? depositada a camada catal?tica formada por platina suportada em carbono, ? qual ? adicionada uma solu??o de Nafion (marca registrada). Essas camadas apresentam superf?cies uniforme, rugosas e porosas, dificultando suas caracteriza??es. O objetivo deste trabalho foi implementar metodologias de caracteriza??o dessas camadas, visando ? determina??o da molhabilidade, morfologia e porosidade, bem como a otimiza??o de par?metros de fabrica??o do conjunto membrana/eletrodo (MEA). Os MEAs produzidos foram testados em prot?tipo de c?lulas a combust?vel constru?dos na PUCRS. Para a determina??o da molhabilidade das superf?cies foram medidos os ?ngulos de contato pelo m?todo da gota, utilizando um sistema composto por microsc?pio ?tico acoplado a uma c?mara de v?deo. Foram medidos os ?ngulos de avan?o (TETAa) e recuo (TETAr) e atrav?s dessas medidas foram estimados a histerese (DELTA TETA = TETAa - TETAr) e o ?ngulo de equil?brio (TETAe). Na caracteriza??o da morfologia das camadas e substratos foram utilizadas Microscopia Eletr?nica de Varredura (MEV) e Espectroscopia por Dispers?o de Energia (EDS). Para determinar a porosidade das camadas difusoras e catal?ticas, foram realizados testes baseados no m?todo da impregna??o e medida dos volumes de ?gua para preenchimento dos poros hidrof?licos, e heptano para poros hidrof?licos e hidrof?bicos. Foram constru?dos tr?s MEAs atrav?s de processos otimizados envolvendo quantidade dos constituintes (p? de carbono e PTFE), tipo de substrato (papel e tecido de carbono), limpeza dos materiais e tratamento t?rmico. O desempenho dos MEAs foram testados quanto ? pot?ncia gerada os resultados obtidos comparados com MEA comerciais. Atrav?s do estudo da morfologia evidenciou-se que a incorpora??o do PTFE ao p? de carbono ? uma etapa cr?tica na produ??o das camadas difusoras. Um bom compromisso entre um recobrimento adequado e uma menor rugosidade ? obtido com teores intermedi?rios de PTFE (20%). Constatou-se tamb?m que temperaturas maiores que 330?C n?o s?o indicadas para os tratamentos t?rmicos e que a deposi??o por pulveriza??o n?o forma camadas totalmente uniformes. Na determina??o da porosidade observaram-se resultados compat?veis com os encontrados na literatura para os substratos n?o impregnados. Para os substratos impregnados com comp?sitos, os resultados apresentaram uma maior variabilidade, em especial para os comp?sitos depositados sobre papel de carbono. Em geral, o aumento do teor de PTFE diminui a porosidade total e aumenta o percentual de poros hidrof?bicos para ambos substratos com pequenas discrep?ncias para o papel de carbono devido, provavelmente a maior incerteza por dificuldades apresentadas nas medidas das an?lises efetuadas sobre esse substrato. Na determina??o da hidrofobicidade os resultados apresentaram boa precis?o, em especial para os comp?sitos depositados sobre tecido de carbono. Os valores obtidos dos ?ngulos de contato da camada catal?tica foram menores do que os resultantes da deposi??o da camada difusora devido, possivelmente ? presen?a de Nafion, que por possuir um car?ter hidrof?lico, minimiza as propriedades hidrof?bicas do comp?sito. Esses resultados confirmaram a complexidade dessas camadas bem como o car?ter hidrof?bico do PTFE e hidrof?lico do p? de carbono. Os testes de efici?ncia mostraram que o MEA de melhor desempenho foi o constru?do sobre substrato de papel de carbono. Fazendo uma compara??o entre os conjuntos produzidos em tecido de carbono, o que apresentou melhor desempenho continha maior concentra??o de catalisador.

Made available in DSpace on 2015-04-14T13:59:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 392890.pdf: 5317627 bytes, checksum: 4b23b992da086b5e77942349bd4a71b0 (MD5) Previous issue date: 2007-05-28 / O aproveitamento da energia gerada pelo Sol, renov?vel e limpa ? hoje, uma das alternativas energ?ticas mais promissoras para enfrentar o desafio energ?tico do mundo. Para se fabricar uma c?lula solar de alta efici?ncia, precisa-se reduzir a reflet?ncia da superf?cie. O objetivo deste trabalho ? estudar o desenvolvimento e an?lise de filmes anti-reflexo (AR) de sulfeto de zinco (ZnS) para c?lulas solares. Inicialmente, foi implementado e otimizado um processo de deposi??o por aquecimento resistivo de filme anti-reflexo de ZnS sobre c?lulas solares. Foi realizado um estudo te?rico e experimental para otimizar o filme de sulfeto de zinco, verificando a uniformidade da deposi??o por meio da medida da reflet?ncia. Para l?minas polidas, a reflet?ncia m?dia no intervalo de comprimentos de onda entre 400 nm - 1050 nm foi de (12,6 ? 0,3)% e para l?minas texturadas a m?dia foi de (3,3 ? 0,2)%. A varia??o da taxa de deposi??o de ZnS de 0,1 - 0,2 nm/s para 0,6 - 0,7 nm/s, demonstrou ter baixa influ?ncia na reflet?ncia das l?minas. C?lulas solares mono e bifaciais foram fabricadas verificando-se que un aumento de 12 - 13 % na corrente el?trica gerada pode ser obtido pela deposi??o de filmes antireflexo de ZnS sobre l?minas texturadas. Verificou-se tamb?m que c?lulas bifaciais com ?xido de sil?cio (SiO2) sob o filme AR, tiveram aumento de densidade de corrente de 2,7 mA/cm2 para ilumina??o pela face n+ e 11,8 mA/cm2 para ilumina??o pela face p+, em rela??o ?s c?lulas sem SiO2. Foi analisada a influ?ncia da espessura do filme ZnS, variando o valor ?timo da espessura do filme de ZnS em ?5 nm. Os resultados mostraram que a corrente piora de 3% para filmes com espessuras de 5 nm abaixo do ?timo e de 1% para espessuras de 5 nm acima. C?lulas solares com filme de ZnS foram metalizadas por serigrafia e constatou-se que este filme n?o ? adequado para recozimento de pastas serigr?ficas em temperaturas superiores a 800 oC, pois formou-se uma barreira retificadora entre o metal e o semicondutor.

Made available in DSpace on 2015-04-14T13:59:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 394278.pdf: 2110247 bytes, checksum: 3cc1315ab52301d2409fb534299e297a (MD5) Previous issue date: 2007-05-29 / A busca por dispositivos mais eficientes faz com que a pesquisa com semicondutores utilize materiais cada vez mais puros, com menos defeitos e, consequentemente, mais caros. A ind?stria de c?lulas solares busca dispositivos que tenham uma boa raz?o entre custo de produ??o e efici?ncia de convers?o para se tornar mais competitiva comercialmente. Para reduzir o custo, podem ser usadas l?minas de sil?cio de menor qualidade, mas processos de limpeza superficial e de remo??o e neutraliza??o de impurezas (gettering), devem ser implementados. O objetivo geral deste trabalho ? analisar limpezas qu?micas e os efeitos gerados pelo gettering de f?sforo em l?minas de sil?cio monocristalino utilizadas na fabrica??o de c?lulas solares. Foram analisadas limpezas alternativas ? RCA completa, diminuindo o n?mero de passos. Observou-se que a limpeza tipo A produziram os melhores resultados comparados ?s limpezas do tipo B. Destas, a que mais se destacou foi a limpeza CR2, alcan?ando um aumento no tempo de vida dos portadores minorit?rios de 175 %, com valor m?dio final de 101 μs. Utilizando o processo de limpeza desenvolvido, realizaram-se difus?es de f?sforo a partir do POCl3 (oxicloreto de f?sforo), para temperaturas de 800 ?C a 900 ?C com tempos entre 15 minutos e 45 minutos. Foram realizadas medidas de resist?ncia de folha e do tempo de vida dos portadores minorit?rios, o qual possibilitou avaliar a passiva??o superficial e os efeitos do gettering por f?sforo. A maioria dos processos de difus?o produziu um gettering eficiente e os melhores valores de tempo de vida foram obtidos para processos a 900 ?C, sendo que este par?metro aumentou em m?dia de 41 μs para 900 μs

Submitted by Caroline Xavier (caroline.xavier@pucrs.br) on 2017-03-14T17:01:40Z No. of bitstreams: 1 DIS_TAISI_DAINE_INACIO_COMPLETO.pdf: 2110202 bytes, checksum: 5b1d4e80c9ceb924392910da6feca5be (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-14T17:01:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DIS_TAISI_DAINE_INACIO_COMPLETO.pdf: 2110202 bytes, checksum: 5b1d4e80c9ceb924392910da6feca5be (MD5) Previous issue date: 2016-08-26 / The intensive use of conventional water-soluble fertilizers has been a concern, because in excess they are not efficiently used by the plants, in addition to losses in the environment due to leaching and/or volatilization. Studies have been performed for the development of more efficient fertilizers as an alternative attractive strategy to conventional fertilizers, due to optimization of processes associated with slow release of nutrients, preventing the loss of component species leaching or volatilization and reduce the cost of this resource. Zeolites are crystalline hydrated aluminosilicates with adsorption, cation exchange and water retention properties; and can be used as fertilizers as they are able to provide nutrients and water. Ashes produced through the combustion of fossil fuel are of technological interest. The large amount of residue produced allows the use as raw material for synthesis of zeolites, in addition to reducing the environmental impact caused by this industrial byproduct. This work aims at the preparation of zeolites 4A fertilizers, synthesized from fly ash from brown coal and enriched with salts for slow release nutrients. The synthesized and occluded zeolites were characterized by SEM-EDS, XRD, IR and TGA, commercial zeolite 4A was used as reference. The enrichment of the zeolite synthesized and occluded with nitrogenous salt in a ratio of 1: 2 (zeolite: NH4NO3) presented a 21.1% incorporation of the salt, while the commercial zeolite 19.8%, estimated by thermogravimetric analysis. Leaching tests in static and dynamic systems, conducted in water and salt solution, resulted in different behavior of ammonium and nitrate ion release, showing the mechanisms of salt dissolution and ion exchange intermediated by zeolite in electrolyte solution. The slow release of nutrients, in particular ammonium, trials was observed in both flow and static, with measurable concentrations in relatively long times (from 100 to 1000 h). The results of IR and TGA of the zeolite synthesized occluded after 1,032 h of contact in saline (static system), presented evidence regarding the salt, suggesting the use of enriched zeolite as an ideal fertilizer material in the slow release of nutrients. The results showed a better performance for the zeolite synthesized, compared to the commercial ones, releasing the ions more slowly, suggesting their potential use as fertilizer matrix for controlled release of nutrients. / O uso intensivo de fertilizantes convencionais hidrossol?veis tem sido motivo de preocupa??o, pois em excesso n?o s?o aproveitados de forma eficiente pelas plantas, al?m das perdas ocorridas no meio ambiente por lixivia??o e/ou volatiliza??o. Estudos t?m sido realizados para o desenvolvimento de fertilizantes mais eficientes como alternativa aos convencionais, destacando-se os fertilizantes de libera??o lenta de nutrientes, que evitam perdas de esp?cies componentes por lixivia??o ou volatiliza??o. As ze?litas s?o aluminossilicatos hidratados cristalinos, que possuem propriedades de adsor??o, troca cati?nica e reten??o de ?gua e podem ser utilizadas como fertilizantes, pois s?o capazes de disponibilizar nutrientes e ?gua. As grandes quantidades de cinzas geradas atrav?s da combust?o do carv?o f?ssil s?o de interesse tecnol?gico, devido ? possibilidade do seu aproveitamento como mat?ria-prima para s?ntese de ze?litas, reduzindo o impacto ambiental causado por este subproduto industrial. O presente trabalho visa o preparo de ze?litas 4A fertilizantes, sintetizadas a partir de cinzas leves de carv?o f?ssil e enriquecidas com nitrato de am?nio por processo de oclus?o, para libera??o lenta de nutrientes. As ze?litas sintetizadas e oclu?das foram caracterizadas por MEVEDS, DRX, FTIR e TGA, adotando-se ze?litas 4A comerciais como refer?ncia. O enriquecimento da ze?lita sintetizada e oclu?da com sal nitrogenado em propor??o 1:2 (ze?lita:NH4NO3), apresentou uma incorpora??o de 21,1% do sal, enquanto que a comercial 19,8%, teores estimados por an?lise termogravim?trica. Os ensaios de lixivia??o em sistemas est?tico e din?mico, conduzidos em ?gua e solu??o salina, resultaram em diferentes comportamentos de libera??o dos ?ons am?nio e nitrato evidenciando os mecanismos de dissolu??o do sal e de troca i?nica intermediada pela ze?lita em solu??o eletr?lito. A libera??o lenta dos nutrientes, em especial de am?nio, foi observada tanto em ensaios em fluxo quanto est?ticos, com concentra??es mensur?veis em tempos relativamente longos (de 100 a 1.000 h). An?lises complementares por FTIR e TGA indicaram a presen?a do sal oclu?do na estrutura zeol?tica, mesmo ap?s 1.032 h de contato em solu??o salina (sistema est?tico), sugerindo o uso da ze?lita enriquecida como material fertilizante na libera??o lenta e cont?nua de nutrientes. Os resultados de lixivia??o em fluxo tamb?m sinalizaram seu potencial uso como matriz fertilizante para libera??o controlada de nutrientes.

Submitted by Caroline Xavier (caroline.xavier@pucrs.br) on 2017-04-07T18:03:32Z No. of bitstreams: 1 DIS_JESSICA_DE_AQUINO_COMPLETO.pdf: 2934640 bytes, checksum: 153da3d44efdfe566dcf3c4a87da1eac (MD5) / Made available in DSpace on 2017-04-07T18:03:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DIS_JESSICA_DE_AQUINO_COMPLETO.pdf: 2934640 bytes, checksum: 153da3d44efdfe566dcf3c4a87da1eac (MD5) Previous issue date: 2017-01-24 / The majority of silicon solar cells manufactured in an industrial scale is processed in Si-Cz p-type substrates and has the n+pp+ structure. In the last decade, the search for efficiency improvements and fabrication cost reductions has been intensified. Since the cell efficiency is limited by optical losses and surface recombination, the rear and front surface passivation is an alternative for the enhancement of the efficiency. The goal of this dissertation is to develop and analyze solar cells with selective back surface field of boron and aluminum and silicon nitride thin films for the passivation of both surfaces. The silicon nitride thin films were deposited by PECVD (plasma-enhanced chemical vapor deposition), with ratios of silane to ammonia gas flow of 0.875, 1.5 and 2.0, and deposition time of 60 to 100 seconds, adjusted to form the anti-reflection coating. The thickness of the SiNx films, minority carrier lifetime, electrical parameters, minority carrier diffusion length and quantum efficiency were analyzed and compared. The results indicate that the lower the ratio between the silane and ammonia gas flows and the shorter the deposition time, the higher the efficiency of the solar cells manufactured. Due to the passivation, mainly in the front face, caused by the silicon nitride film deposited with the lower ratio of silane and ammonia gas flow and lower deposition time, we observed an increasing oh the internal quantum efficiency, mainly in shorter wavelength. The efficiency reached was 16.0 %, similar to the efficiency of solar cells with aluminium homogeneous back surface field. / A maioria das c?lulas solares de sil?cio fabricadas em escala industrial ? processada em substratos de Si-Cz tipo p e possuem estrutura n+pp+. Na ?ltima d?cada, intensificou-se a busca por melhores efici?ncias e redu??o dos custos de fabrica??o. Como as c?lulas s?o limitadas pelas perdas ?pticas e pela recombina??o nas superf?cies, a passiva??o da superf?cie posterior, al?m da superf?cie frontal, ? uma alternativa para aumentar a efici?ncia dos dispositivos. O objetivo dessa disserta??o ? desenvolver e avaliar c?lulas solares com campo retrodifusor seletivo de boro e alum?nio e passivadas com filme fino de nitreto de sil?cio em ambas as faces. Os filmes de nitreto de sil?cio foram depositados por PECVD (plasmaenhanced chemical vapor deposition) com a raz?o da vaz?o dos gases silano e am?nia de 0,875, 1,5 e 2,0 e tempos de deposi??o de 60 a 100 segundos, ajustados para formar o filme antirreflexo. Analisaram-se e compararam-se a espessura do filme, o tempo de vida dos portadores de carga minorit?rios, os par?metros el?tricos, o comprimento de difus?o e a efici?ncia qu?ntica. Os resultados indicaram que quanto menor a raz?o entre o fluxo dos gases silano e am?nia e menor tempo de deposi??o, maior a efici?ncia das c?lulas solares fabricadas. Devido a maior passiva??o, principalmente na face frontal provocada pelo filme de nitreto de sil?cio depositado com a menor raz?o da vaz?o dos gases silano e am?nia e menor tempo de deposi??o, observou-se um aumento da efici?ncia qu?ntica interna, principalmente para menores comprimentos de onda e alcan?ou-se a efici?ncia de 16,0 %, similar ? efici?ncia das c?lulas solares com emissor homog?neo de alum?nio.

Submitted by Caroline Xavier (caroline.xavier@pucrs.br) on 2017-06-19T17:29:23Z No. of bitstreams: 1 TES_RAFAEL_COLOMBO_ABRUZZI_COMPLETO.pdf: 7264626 bytes, checksum: d911197d999f72ea82202fcb05b37bf4 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-06-19T17:29:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TES_RAFAEL_COLOMBO_ABRUZZI_COMPLETO.pdf: 7264626 bytes, checksum: d911197d999f72ea82202fcb05b37bf4 (MD5) Previous issue date: 2017-03-24 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior - CAPES / Funda??o de Amparo ? Pesquisa do Estado do Rio Grande do Sul (FAPERGS) / Given that emissions control has become increasingly more rigorous, monitoring processes that require more precise and diversified information with regard to air pollution and toxic agents is inevitable. In the workplace, there is an increasing need for gas sensors with superior performance. Solid state sensors for gases are based on the fundamental principle that some metal oxide semiconductors such as SnO2 are very reactive on the surface where the analyte is adsorbed, changing the electric resistance of the oxide, which is in and of itself a reversible process, thus enabling the detection of gaseous species. This study presents test results obtained from the synthesis of nanostructured tin oxide by different methods until the production of the solid state sensor to monitor methane gas from coal mines. Zeolites were used to improve the selectivity of the sensor, as well as the validation of alternative flasks to collect gas samples. Regarding the characterization of SnO2, the analysis results of FESEM, TEM and XRD indicated nanometric structures. The gas adsorption tests on zeolite pellets showed that the zeolite 13X has a higher efficiency in adsorption of CO2 compared with other adsorbents, enabling its application as a filter for improving the selectivity of the sensor system. The AV_BR flasks were efficient when compared to commercial flasks for the collection and storage of CO, CO2 and CH4. The sensor was sensitive for CH4 at different concentrations and temperatures evaluated, mainly when doped with Pd (ER3B1 and ER3B2) and with smaller particle sizes (ER1A), as well as 13X pellets zeolite was efficient to make the sensor more selective to CH4 in the presence of CO2. / O controle de emiss?es de gases se torna cada vez mais rigoroso, ent?o um monitoramento de processos e informa??es mais precisas e diversificadas s?o exigidos no que se refere a polui??o do ar e agentes t?xicos. Em ambientes de trabalho, h? a necessidade cada vez maior de sensores de gases com desempenho superior. Os sensores de estado s?lido para gases se baseiam no princ?pio fundamental de que alguns ?xidos met?licos semicondutores, como o SnO2, s?o muito reativos na superf?cie, onde o analito adsorve, mudando a resist?ncia el?trica do ?xido, sendo este um processo revers?vel, possibilitando assim a detec??o de esp?cies gasosas. O presente trabalho apresenta resultados de testes realizados desde a s?ntese do ?xido de estanho nanoestruturado por diferentes m?todos at? a confec??o do sensor de estado s?lido para monitorar g?s metano oriundo de minas de carv?o f?ssil. Ze?litas foram utilizadas para melhorar a seletividade do sensor, assim como a valida??o de frascos alternativos para coleta de amostras de g?s. Quanto a caracteriza??o do SnO2, os resultados das an?lises de MEV-FEG, MET e DRX indicaram estruturas nanom?tricas. Os ensaios de adsor??o de g?s em pellets de ze?litas apontaram que a ze?lita 13X apresenta uma maior efici?ncia na adsor??o de CO2 quando comparada com outros adsorventes, o que possibilita sua aplica??o como filtro para melhorar a seletividade do sistema sensor. Os frascos FA_BR se mostraram eficientes quando comparados com frascos coletores comerciais, para coleta e estocagem de CO, CO2 e CH4. O sensor se mostrou sens?vel para CH4 nas diferentes concentra??es e temperaturas avaliadas principalmente quando dopado com Pd (ER3B1 e ER3B2) e com menores tamanhos de part?culas (ER1A), assim como a ze?lita 13X em pellets se mostrou eficiente para tornar o sensor mais seletivo ao CH4 na presen?a de CO2.

Submitted by Caroline Xavier (caroline.xavier@pucrs.br) on 2017-06-29T14:22:10Z No. of bitstreams: 1 DIS_VINICIUS_PEREIRA_PIRES_COMPLETO.pdf: 3149553 bytes, checksum: ed2310b8c811ad36bd1d5507d95e83c4 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-06-29T14:22:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DIS_VINICIUS_PEREIRA_PIRES_COMPLETO.pdf: 3149553 bytes, checksum: ed2310b8c811ad36bd1d5507d95e83c4 (MD5) Previous issue date: 2017-03-27 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior - CAPES / The essential oils are of great economic importance for several sectors of the world industry due to the varied range of properties and for being an alternative to the synthetic substances existing in the market. One way of obtaining these essential oils is through the technique of steam distillation, process widely used due to simplicity and low cost. The goals of this work were to obtain the essential oil of the species Achyrocline satureioides by steam distillation in different operating conditions, heading to model this process mathematically, to obtain the volatile compounds present in the essential oil by solid phase microextraction (SPME) technique, to analyze the oil and the volatile compounds accomplished by chromatographic/olfatomatric methods and to carry out a theoretical study of the separation of the major compounds of the essential oil by the fractional batch distillation technique. The achieved results demonstrated that the mathematical model, based on the one-dimensional mass balance in the fluid and solid phases to represent the extraction of essential oils in a pilot scale steam distillation unit, fitted well to the experimental data. The major compounds obtained by gas chromatography/mass spectrometry (GC/MS) were E-Caryophyllene, ?-Pinene, ?-Copaene and ?-Humulene. In addition, it can be observed by gas chromatography/olfactometry (GC/O) that the major compounds, of higher concentrations, do not present the highest aromatic intensities, except for the ?-Pineno compound that presented high concentration and aromatic intensity. The methodology applied to fractional distillation of the A.satureioides oil showed potential in the development of essential oil fractioning processes, since a high purity (99.10%) was obtained in the ?-Pinene fraction. / Os ?leos essenciais apresentam grande import?ncia econ?mica para diversos setores da ind?stria mundial em fun??o da variada gama de propriedades e por serem uma alternativa frente ?s subst?ncias sint?ticas existentes no mercado. Uma forma de obten??o desses ?leos essenciais ? atrav?s da t?cnica de extra??o por arraste a vapor; processo amplamente utilizado devido ? simplicidade e baixo custo. Os objetivos deste trabalho foram obter o ?leo essencial da esp?cie Achyrocline satureioides por extra??o por arraste a vapor em diferentes condi??es de opera??o, visando modelar matematicamente esse processo, obter os compostos vol?teis presentes no ?leo essencial pela t?cnica de microextra??o em fase s?lida (SPME), analisar o ?leo e os compostos vol?teis obtidos por m?todos cromatogr?ficos/olfatom?tricos e realizar um estudo te?rico de separa??o dos compostos majorit?rios do ?leo essencial pela t?cnica de destila??o fracionada em batelada. Os resultados obtidos demostraram que o modelo matem?tico, baseado no balan?o de massa unidimensional nas fases fluido e s?lido para representar a extra??o de ?leos essenciais em uma unidade de arraste a vapor em escala piloto, ajustou-se bem aos dados experimentais. Os compostos majorit?rios obtidos por cromatografia gasosa/espectrometria de massa (CG/EM) foram E-Cariofileno, ?-Pineno, ?-Copaeno e ?-Humuleno. Al?m disso, pode-se notar pela cromatografia gasosa/olfatometria (CG/O) que os compostos majorit?rios, de maiores concentra??es, n?o apresentam as maiores intensidades arom?ticas, com exce??o do composto ?-Pineno que apresentou alta concentra??o e intensidade arom?tica. A metodologia aplicada ? destila??o fracionada do ?leo de A.satureioides demonstrou potencial no desenvolvimento de processos de fracionamento de ?leos essenciais, j? que foi obtida uma alta pureza (99,10%) na fra??o de ?-Pineno.

Submitted by Caroline Xavier (caroline.xavier@pucrs.br) on 2017-06-30T13:27:41Z No. of bitstreams: 1 TES_NATALIA_FEIJO_LOPES_COMPLETO.pdf: 8285271 bytes, checksum: 119a9479b96dbe3b60816028d619c58d (MD5) / Made available in DSpace on 2017-06-30T13:27:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TES_NATALIA_FEIJO_LOPES_COMPLETO.pdf: 8285271 bytes, checksum: 119a9479b96dbe3b60816028d619c58d (MD5) Previous issue date: 2017-03-24 / Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Cient?fico e Tecnol?gico - CNPq / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior - CAPES / Funda??o de Amparo ? Pesquisa do Estado do Rio Grande do Sul (FAPERGS) / For the oil industry, corrosion in steel is a serious problem, especially when in presence of aqueous environment and in contact with dissolved gases (CO2, H2S and O2). In cases exploration in pre-salt fields, corrosion control is even more critical, because the crude oil is extracted with high salinity and elevated CO2 content at high pressures and temperatures. Therefore, the objective of this work was to study the performance of steels used in wellbore casing (HSLA steels with 0.04% Cr and with 0.31% Cr and a superduplex steel) in a CO2 corrosive environment with a similar chemical composition to the pre-salt reservoirs, at high pressures (15 and 30 MPa) and high temperatures (50?C and 90?C). For this, batch corrosion tests, for 7 and 30 days, were performed and the assessment of the corrosion process was made through the characterization of the scales formed on the steel surface. Corrosion rates were determined by mass loss tests, the characterization of the corrosion products was made by FEG/SEM, EDS, XRD and Raman, and the properties of the corrosion products were evaluated by electrochemical measurements of potentiodynamic polarization resistance and electrochemical impedance. In addition, the in-situ corrosion process was carried out at atmospheric pressure and evaluated by means of electrochemical impedance spectroscopy (EIS) in order to compare with the results obtained at high pressures. The scales formed on the steel surface at high pressure are predominantly composed of iron carbonate enriched with calcium as substitutional element in the lattice and the results indicate that the scales that exhibited more protective properties were the ones formed at higher temperature (90?C). There was a significant improvement on the protection character of these scales with the increase of the chromium content, with special emphasis on the high performance of superduplex steel. Comparing EIS analyzes performed on pre-corroded steels with in-situ measurements, the results obtained by the measurements performed using pre-corroded samples were more coherent with the results obtained by the other evaluation methods. However, the in situ EIS measurement can be important to provide complementary information for the understanding of corrosion involving complex systems such as these studied. / Para a ind?stria petrol?fera, a corros?o em a?os ? um grave problema, principalmente quando em presen?a de meio aquoso e em contato com gases dissolvidos (CO2, H2S e O2). Em casos como no pr?-sal, o controle da corros?o ? ainda mais cr?tico, pois o petr?leo ? extra?do com ?gua de alta salinidade e elevado teor de CO2, a altas press?es e temperaturas. Desta forma, o objetivo deste trabalho foi estudar o desempenho de a?os utilizados em revestimento de po?os de petr?leo (a?os ARBL com 0,04% de Cr e com 0,31% de Cr e um a?o superduplex) frente ao ambiente corrosivo por CO2, com composi??o qu?mica similar ao pr?-sal, a altas press?es (15 e 30 MPa) e altas temperaturas (50?C e 90?C). Para isto, realizaram-se ensaios de corros?o em batelada, por 7 e 30 dias, e as an?lises do processo corrosivo foram realizadas a partir da caracteriza??o dos filmes de produto de corros?o formados na superf?cie do a?o ap?s os ensaios. As taxas de corros?o foram determinadas por perda de massa, a caracteriza??o dos produtos de corros?o foi realizada por FEG/MEV, EDS, DRX e Raman, e as propriedades eletroqu?micas dos produtos de corros?o foram avaliadas por resist?ncia de polariza??o potenciodin?mica e imped?ncia eletroqu?mica (EIS). Al?m disso, avaliou-se tamb?m o processo corrosivo in situ, por meio de espectroscopia de imped?ncia eletroqu?mica, em press?o atmosf?rica com a finalidade de comparar com os resultados obtidos a altas press?es. O produto de corros?o formado na superf?cie do a?o a alta press?o, para todas as condi??es experimentais, ? predominantemente composto por carbonato de ferro enriquecido por c?lcio substitucional e os resultados indicam que os filmes que apresentaram propriedades mais protetoras aos a?os foram os formados em temperatura mais alta (90?C). Houve uma melhora significativa no car?ter de prote??o destes filmes com o aumento do teor de cromo, com especial destaque ao elevado desempenho do a?o superduplex. Comparando as an?lises de EIS realizadas nos a?os pr?-corro?dos com as de in situ, observou-se que os resultados obtidos atrav?s das medidas realizadas nas amostras pr?-corro?das foram mais coerentes com os resultados obtidos pelos outros m?todos avaliativos. Por?m, a medida de EIS in situ pode ser importante para fornecer informa??es complementares para a compreens?o da corros?o envolvendo sistemas complexos como estes estudados.

Submitted by Caroline Xavier (caroline.xavier@pucrs.br) on 2017-06-30T13:35:53Z No. of bitstreams: 1 DIS_BEATRIZ_BONETTI_COMPLETO.pdf: 1879169 bytes, checksum: 59a4857ebb668108b324f2ae0e564e07 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-06-30T13:35:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DIS_BEATRIZ_BONETTI_COMPLETO.pdf: 1879169 bytes, checksum: 59a4857ebb668108b324f2ae0e564e07 (MD5) Previous issue date: 2017-03-28 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior - CAPES / A characterization of the air in underground coal mines is important because it allows the issues focused on safety at work and the environment. The aim of this study was to determine the concentrations of methane (CH4) and carbon dioxide (CO2) along the ventilation system of three underground coal mines (Minas A, B and C) located in Jazida Sul Catarinense in the South CH4 is an asphyxiant and flammable gas that needs to be monitored because of its explosive risk. CO2 is a choking gas and should, like CH4, be monitored. Both are greenhouse gases (GHG). For sampling and subsequent characterization of the gases, chromatographic methods were tested and collectors were validated. The results indicated that, for storage of air samples from the mines, borosilicate bottles with butyl rubber septa and PTFE / Silicone protective cap (AV_BR) performed better. The two chromatographic methods studied the analysis of gases, each with its restrictions. The highest concentrations of CH4 (1.8%) are in areas of strong gas emanation at Mine A, below the explosive limit (5%). Therefore, exposure limits (3,900 ppm and 5,000 ppm) for CO2 were exceeded (6,086 ppm) in the emanation areas, indicating a need to increase the level of ventilation at these sites. (Mine A) as varied estimates of 173 t CH4 / year (Method 3) at 3,984 t CH4 / year (Method 1). The application of the alternative methodology (Method 3) allowed a pioneer estimation of direct CO2 emissions, indicating contributions of 27 to 77% for total GHG emissions for mines studied. Therefore, it should be emphasized that the results obtained in this study are an attempt to improve these estimates. However, to improve the accuracy of inventories, more sampling should be done covering all mines in operation in the country. / A caracteriza??o do ar em minas subterr?neas de carv?o ? importante pois, permite avaliar quest?es voltadas a seguran?a de trabalho e ao meio ambiente. O presente estudo tem como objetivo determinar as concentra??es de metano (CH4) e di?xido de Carbono (CO2) ao longo do sistema de ventila??o de tr?s minas subterr?neas de carv?o (Minas A, B e C), localizadas na Jazida Sul Catarinense, no Sul do Brasil. O CH4 ? um g?s asfixiante e inflam?vel cuja concentra??o deve ser monitorada devido a seu risco de explosividade. O CO2, ? um g?s asfixiante e deve, assim como o CH4, ser monitorado. Ambos os gases s?o considerados gases de efeito estufa (GEE). Para a amostragem e posteriormente caracteriza??o dos gases, m?todos cromatogr?ficos foram testados e coletores foram validados. Os resultados indicaram que, para a estocagem das amostras de ar das minas, os frascos de borosilicato com septos de borracha but?lica e capa protetora de PTFE/Silicone (AV_BR) tiveram melhor desempenho. Os dois m?todos cromatogr?ficos estudados permitem a an?lise dos gases, cada qual com suas restri??es. As maiores concentra??es de CH4 (1,8%) encontram-se em ?reas de forte emana??o desse g?s na Mina A, abaixo do limite de explosividade (5%). Por outro lado, os limites de exposi??o (3.900 ppm e 5.000 ppm) para o CO2 foram ultrapassados (6.086 ppm) nas ?reas de emana??o, indicando a necessidade de aumento do n?vel de ventila??o nestes locais. Na mina que apresenta maiores emiss?es (mina A) as estimativas variaram de 173 t CH4 /ano (M?todo 3) a 3.984 t CH4 /ano (M?todo 1). A aplica??o da metodologia alternativa (M?todo 3) permitiu a estimativa pioneira de emiss?es diretas de CO2 indicando contribui??es de 27 a 77% para as emiss?es totais dos GEE pelas minas estudadas. Sendo assim, cabe ressaltar que os resultados obtidos nesse estudo s?o uma tentativa de aprimorar essas estimativas. Por?m, para melhorar a precis?o dos invent?rios, um maior n?mero de amostragens deve ser feito abrangendo todas as minas em opera??o no pa?s.