Células a combustível de óxido sólido (SOFC) produzem energia elétrica em elevadas temperaturas e, devido a isto, não necessitam da utilização de metais nobres para a promoção das reações eletródica em seus eletrodos. Entretanto, independentemente deste fato, quando biocombustíveis são utilizados diretamente há a formação de carbono nos eletrodos, o que promove a rápida degradação do dispositivo. Neste trabalho são preparados e estudados catalisadores anódicos baseados em níquel e num segundo metal para utilização como pré-camada anódica em células a combustível SOFC operando a 800 °C visando-se mitigar os efeitos da formação de carbono, aumentar o desempenho e prolongar a vida útil do dispositivo em operação com biocombustíveis, especialmente o etanol. Foram estudados os metais Co, Cu, Ru, Pd, Rh, e Ba. Os materiais foram caracterizados fisicamente para se estabelecer as suas estruturas cristalográficas bem como composição e morfologia. Estudou-se também o desempenho eletroquímico através do levantamento de curvas de polarização em estado estacionário, espectroscopia de impedância eletroquímica e cronoamperometria. Por fim, utilizou-se a técnica de espectrometria de massas para identificação de produtos reacionais. Da maneira como utilizadas, as camadas préanódicas atuaram como um filtro catalítico, promovendo reações de reforma e entregando ao ânodo um combustível com menor teor carbonáceo. Desta maneira todos os materiais mostraram-se em certa extensão capazes de promover a operação de células SOFC com etanol. Observou-se também atividade catalítica para outros combustíveis, sendo possível até mesmo a operação com metano e propano. Para fins deste estudo, o material que demonstrou melhor comportamento ante a operação com etanol tratou-se do NiRu, sendo alcançadas densidades de potência próximas a 0,9 W cm-2 a 500 mV. Em teste de durabilidade observou-se que a célula contendo este material operou por 150 h ininterruptas, ante 15 minutos possíveis para a célula sem proteção. / Solid Oxide Fuel Cells produce electrical energy at high temperatures without the need of noble metals. However, when a biofuel is directly used, carbon formation takes place, also known as \"coking\", which promotes rapid system degradation. In this work, bimetallic nickel based anodic catalysts are prepared and studied as anode prelayers for SOFC working at 800 °C fed with ethanol. The aims are to mitigate the effects of coking, improve the cell performance and extend the life usage of these devices when operating with biofuels, specially ethanol. As second metals Co, Cu, Ru, Pd, Rh and Ba were studied. The catalysts were physically characterized to establish their crystal structures as well as their chemical composition, and morphology. Electrochemical performance was studied using steady state olarization curves, electrochemical impedance spectroscopy and chronoamperometry for lifetime tests. Mass spectrometry was used in order to identify reactional products. In the way they were conceived and used, the anodic pre-layers worked as catalytic filters, promoting reforming reactions, delivering to anode surface a fuel with lower carbon content. All the studied materials showed in some extent activity for SOFC operating with biofuels, even making possible the operations with methane and propane. In the studies, NiRu material showed the best performance when operating with ethanol, reaching power densities as high as 0,9 W cm-2 at 500 mV. Endurance test made with this material showed that by using the NiRu based anode pre-layer fed with ethanol, under different load conditions, it is possible to operate the SOFC for about 150 h without interruption, versus 15 minutes for the uncovered anode.

Orientadores: João Carlos Camargo, Ennio Peres da Silva / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica e Instituto de Geociências / Made available in DSpace on 2018-08-16T18:59:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Donadon_AntonioRoberto_M.pdf: 1117953 bytes, checksum: 01a83592806648f889aea2c35b02b7c6 (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: O objetivo do trabalho foi propor uma minuta de norma de conexão de geradores ou pequenos sistemas de geração distribuída em baixa tensão (GDBT) com potência menor ou igual a 75 kW monofásico ou trifásico com conversão estática em paralelo com a rede de distribuição secundária da concessionária local. Para atingir esse objetivo realizou-se um levantamento do estado da arte em matéria de normas de conexão em países onde esse assunto já se encontra em situação mais avançada bem como da incipiente legislação brasileira sobre o assunto. Baseado nisso e nos os dados obtidos dos testes de operação das fontes estudadas no projeto de pesquisa Implantação de Geração Distribuída Junto à Rede de Distribuição relacionados aos aspectos de qualidade de energia e segurança chegou-se a um elenco de tópicos relevantes para a construção de uma norma. O trabalho concluiu também que fontes de GDBT que possuam conversores estáticos que atendam aos requisitos de segurança e qualidade de energia da norma internacional IEEE 1547 poderiam ser conectadas à rede de distribuição da concessionária / Abstract: The objective was to propose a draft standard for connecting small single-phase or three phase generators with rated power lower than or equal to 75 kW with static converter in parallel with low voltage utility grid (GDBT). To reach this goal it was carried out a survey of the state of the art in connection standards in countries where this matter is already more advanced state as well as the incipient Brazilian legislation on this matter. Based on this survey and the data obtained from operation tests of power sources studied in the R&D project Implementation of Distributed Generation in the Utility Grid related to safety and power quality was possible to obtain a range of relevant topics to build a connection standard. The study also concluded that GDBT power sources equipped with static converters that meet the international standard IEEE 1547 safety and power quality requirements could be connected to the utility grid / Mestrado / Engenharia Mecanica / Mestre em Planejamento de Sistemas Energéticos

Orientador: Professor Dr. João Manoel Losada Moreira / Esta pesquisa tem como objetivo fundamental contribuir para a supressão dos acidentes de trabalho fatais na cadeia produtiva de energia elétrica discutindo o problema em três frentes: a) estender o escopo dos bancos de dados de acidentes de trabalho fatais para toda a cadeia produtiva de energia elétrica incluindo etapas de empresas terceiras; b) incluir nos bancos de dados sobre acidentes de trabalho fatais informações que permitam avaliar as condições em que ocorreram os acidentes e formular soluções para evitá-los no futuro; c) monitorar e quantificar por meio de redes Bayesianas o nível da cultura de segurança das empresas da cadeia de energia elétrica admitindo-se uma correlação inversa entre o nível de cultura de segurança e o número de acidentes fatais nessas empresas. O setor de energia elétrica é normalmente representado pelas etapas geração, transmissão e distribuição de eletricidade. Contudo o setor elétrico, considerando toda sua cadeia produtiva é muito maior e foram identificadas 15 etapas desde a prospecção de energia primária até o descomissionamento das instalações após sua vida útil. Em relação aos bancos de dados de acidentes de trabalho, no Brasil há três bancos de dados que cobrem apenas as etapas de geração, transmissão e distribuição de energia elétrica. Foi encontrado que eles não apresentam dados completos que permitam a rastreabilidade das causas raízes dos acidentes e identifiquem as possíveis soluções para evitá-los no futuro. Por exemplo, entre 2009 e 2015 morreram 69 trabalhadores próprios e 380 terceirizados na etapa de distribuição sem maiores detalhes sobre as condições em que esses acidentes ocorreram. A inclusão das empresas terceiras na contabilidade das estatísticas de acidentes de trabalho pode ser um fator indutor de melhoria nas condições de trabalho de todo o setor de energia. O poder econômico das empresas líderes pode exigir de seus parceiros um comportamento mais adequado quanto à segurança do trabalho e supressão dos acidentes fatais. Foi proposta uma estrutura mínima de banco de dados de acidentes de trabalho no setor elétrico com informações que permitam entre outros objetivos a rastreabilidade e posterior correção dos eventos acidentais. Entre esses itens incluem-se o número de registro do acidente, nome, tipo e área de atuação da empresa e pareceres do sistema de acompanhamento da segurança do trabalho sobre acidente, por exemplo, CIPA, médico do trabalho, sindicato e supervisor técnico. A manutenção de um nível de cultura de segurança em uma empresa é importante para a supressão de acidentes de trabalho. Um modelo de monitoração da cultura de segurança baseado em redes bayesianas com 15 diferentes variáveis foi desenvolvido. Estas variáveis consideram desde o engajamento da alta administração com a segurança até treinamento de trabalhadores na utilização de equipamentos de proteção individual. Este modelo quantitativo conseguiu capturar diferenças de nível de cultura de segurança de 15 diferentes empresas de distribuição de eletricidade e mostrar uma clara correlação inversa com o número de acidentes fatais. / Tese ( doutorado)- Universidade Federal do ABC. Programa de Pós-Graduação em Energia, 2017. / This research aims at contributing to the suppression of fatal work accidents in the electricity sector, discussing the problem on three fronts: a) extend the scope of the fatal work accident data banks to the entire electrical energy production chain including services of third-party companies; b) include in the fatal accidents databases information to assess the conditions under which accidents occurred and formulate solutions to avoid them in the future; c) to monitor and quantify, through Bayesian networks, the level of safety culture of the companies in the electricity sector, assuming an inverse correlation between the level of safety culture and the number of fatal accidents in these companies. The electricity sector is usually represented by the stages of generation, transmission and distribution of electricity. However, the electrical sector, considering its entire production chain, is much larger and 15 stages have been identified from primary energy prospecting to the decommissioning of facilities after their useful life. Regarding work accident databases, in Brazil there are three databases covering only the generation, transmission and distribution stages of the electricity sector. It was found that they do not present complete data to trace the root causes of accidents and identify possible solutions to avoid them in the future. For example, between 2009 and 2015, 69 self-employed workers and 380 outsourced workers died in the distribution stage without further details of the conditions under which these accidents occurred. The inclusion of thirdparty companies in the accounting of work-accident statistics can be a factor in improving the working conditions of the entire energy sector. The economic power of leading companies can demand from their partners better behavior in terms of work safety and suppression of fatal accidents. It was proposed a minimum database structure of work accidents in the electric sector with information that allows, among other objectives, the traceability and subsequent correction of accidental events. These items include the accident record number, name, type and area of work of the company, and opinions of the accident work safety monitoring system, including those from the CIPA, occupational physician, union and technical supervisor. Maintaining a level of safety culture in a company is important for the suppression of occupational accidents. A safety culture monitoring model based on Bayesian networks with 15 different variables was developed. These variables range from senior management engagement with work safety to workers training in the use of personal protective equipment. This quantitative model was able to capture differences in the safety culture level of 15 different electricity distribution companies and show a clear inverse correlation with the number of fatal accidents.

This study addresses the use of a Solar blind system (SBS) instead of ordinary glass used on windows of buildings. To investigate the effects of using an SBS for electricity energy generation a fictitious wooden house as a prototype, a real building needed to be constructed. The purpose of experimental studies is to measure the effect and asses the performance by examining the optimal angle of inclination and evaluating the profitability of SBS. To calculate the electricity energy generation by it is then expected that general renovations of a building will be used in the system. To perform the different scenario for each inclination angle, the simulation software PVsyst was used where the measurements are validated according to the simulation results to confirm that models are suitable and which inclination angles produced the most electricity. After the validation process, a financial assessment, and an annual electricity production of the system for a fictitious building where SBS is applied were performed. The result for the annual electricity production at different angles of inclination turned out to be 2457 kWh/year at 30, 2235 kWh/year at 60   and 1781 kWh/year at 90 . The optimal angle of inclination was 30  , which also has the highest electricity production compared to the other angles. Electricity production does not differ much with the inclination angle of 60. The simulation for the annual electricity production was examined for ten windows in opposite directions. The investment cost for the use of SBS was extraordinarily high, landing at 28,120 SEK/kW. The reason for this high investment cost is that it includes high material costs and that the area for SBS systems is low, which is 1,696 m². The reason is that the low area in m² leads to a lower electricity generation and the higher the area m² leads to higher electricity generation, which turns into affecting the profitability and electricity production.