Orientador: Ram S. Katyar / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-07-15T14:00:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 MedeirosNeto_JanuncioAfonsode_M.pdf: 2385320 bytes, checksum: 0f00fb832ba2591efaaeb790ddefd3e7 (MD5) Previous issue date: 1985 / Resumo: Neste trabalho a técnica de espectroscopia infravermelha é utilizada para determinar quantitativamente hidrogênio em diversas qualidades de a-quartzo natural brasileiro. Estuda-se tambem o caráter anisotrópico das ligações OH e mostramos que o fator de orientação é um parâmetro crucial na determinação correta da concentração de H quando a fórmula de Paterson é utilizada. Consequentemente, a medida do coeficiente de absorção na região em torno de 3 m do espectro eletromagnético é bastante importante para as aplicações de transmições ópticas na região próximo do infravermelho, particularmente para as área de telecomunicações que utilizam fibras ópticas / Abstract: In this work the infrared transmission spectroscopy is used to determine quantitatively the amount of Hydrogen in several kinds of Brazilian a-quartz. The orientational anisotropy of OH bonds are also studied. We show that the knowledge of the proper orientational factor is crucial in order to obtain the correct H concentration when Paterson's formula is used. Moreover, the meosurement of the absorption coeficient in region at about ~ 3 m is very important for those application of optical transmission in the near infrared suchas for telecomunication with quartz glass-fibers / Mestrado / Física / Mestre em Física

Submitted by LEANDRO JESUS DE PAULA null (lejepa@gmail.com) on 2017-04-01T19:41:58Z No. of bitstreams: 1 DissertacaoFinalLJP.pdf: 3420813 bytes, checksum: 8f4fdfe5d0bc603a5da1fc7f3fd15d35 (MD5) / Approved for entry into archive by Juliano Benedito Ferreira (julianoferreira@reitoria.unesp.br) on 2017-04-07T14:35:15Z (GMT) No. of bitstreams: 1 paula_lj_me_guara.pdf: 3420813 bytes, checksum: 8f4fdfe5d0bc603a5da1fc7f3fd15d35 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-04-07T14:35:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 paula_lj_me_guara.pdf: 3420813 bytes, checksum: 8f4fdfe5d0bc603a5da1fc7f3fd15d35 (MD5) Previous issue date: 2017-03-17 / O fenômeno da corrosão e fragilização por hidrogênio de aços submetidos a ambientes com presença de sulfeto de hidrogênio (H2S), também conhecidos como ambientes de serviço ácido ou sour service, tem grande relevância para o mercado de óleo e gás, devido ao seu potencial para causar acidentes com impactos ambientais, perdas humanas e econômicas elevadas. As variáveis de maior relevância neste processo corrosivo são a pressão parcial de H2S, o pH do meio, a tensão e a temperatura na qual o material está submetido, sendo o conhecimento sobre a influência de cada uma delas de grande importância para o contínuo desenvolvimento dos materiais para operação nestes ambientes. A qualificação dos aços utilizados na construção de dutos para serviço ácido geralmente se faz através de testes laboratoriais em meios corrosivos normatizados, sendo os mais utilizados as soluções descritas nas normas NACE TM0284 e TM0177. Neste trabalho, o processo corrosivo do aço API 5L X52MS foi estudado por meio de curvas de polarização potenciodinâmica e testes de resistência ao trincamento induzido por hidrogênio (HIC) do material exposto às soluções 284-B, 177-A e 177-B. As taxas de corrosão e a susceptibilidade ao trincamento do material foram determinadas em cada meio e os produtos de corrosão formados foram caracterizados por microscopia ótica, microscopia eletrônica de varredura e análises químicas por espectrometria de energia dispersiva de raios-X e difratometria de raios-X, concluindo-se que a severidade do meio de teste se reduz com o incremento do pH, o qual tem impacto direto sobre a solubilidade dos produtos de corrosão e também sobre a difusão de hidrogênio atômico para o interior do material.

Este trabalho teve por objetivo estudar a redução por hidrogênio de sínteres produzidos com coque e carvão vegetal. Para isso, foram realizadas sinterizações utilizando 3 tipos de sinter feeds hematíticos. Os sinter feeds foram caracterizados através de análise granulométrica, análise química, difração de raios-X, microscopia óptica e microscopia eletrônica de varredura. Os primeiros ensaios de sinterização visaram a produção de sínter de retorno para as sinterizações posteriores. Misturas adicionando o sinter feed resíduo do processo de pelotização de minérios (SFRP) foram sinterizadas para avaliar o efeito da adição deste subproduto no processo de sinterização. Um teste foi realizado para verificar o efeito da redução de finos presentes no sínter de retorno no processo de sinterização. Foram realizados 6 ensaios de sinterização substituindo o coque por carvão vegetal como combustível do processo. As substituições foram de 0%, 8%, 16%, 25%, 50% e 100%. As amostras com substituições de 0%, 50% e 100% foram reduzidas em termobalança, durante 6 horas, em temperatura de 1000°C, utilizando uma mistura de gases contendo Argônio 10% Hidrogênio. As amostras que apresentaram a melhor e a pior redutibilidade foram estudadas através de cálculos cinéticos, a fim de determinar os mecanismos de reação envolvidos durante a redução dos óxidos. A etapa de caracterização microscópica dos sínteres e reduzidos foi realizada de modo que tornou possível comparar a amostra de sínter antes e após o processo de redução. Os resultados mostraram que, para as misturas produzidas, o sínter fabricado com carvão vegetal diminuiu os índices de produção da sinterização e de resistência do sínter. Contudo, o sínter produzido utilizando somente carvão vegetal como combustível, apresentou maior redutibilidade. Os cálculos cinéticos indicaram, tanto para o sínter produzido com carvão vegetal quanto para o sínter produzido com coque, que o mecanismo controlador nos primeiros instantes (entre 50 e 55 minutos) é a reação química. No sínter produzido com carvão vegetal, o mecânismo muda para o controle misto. No sínter produzido com coque, o mecânismo muda para a difusão. Ensaios interrompendo o tempo de redução em 40min, 80min e 120min (40min + 40min + 40min), foram realizados com a amostra de sínter produzido com 8% de carvão vegetal. Nesta etapa, foi possível identificar os fenômenos de nucleação e crescimento da fase de ferro metálico sobre a estrutura do sínter. / This work aimed to study the sinter reduction by hydrogen produced with charcoal and coke breeze. Three kinds of hematitic sinter feeds were used. The materials were characterized by particle size analysis, chemical analysis, X-ray diffraction optical and scanning electron microscopy. The inicial sintering tests aimed to produce return fines for subsequent sintering. Mixtures adding the sinter feed residue from the pellets process were sintered to evaluate the addition effect of this product in the process of sintering. A test was conducted to verify the effect of elimination of fines present in the sinter return sintering process. Six sintering tests were conducted replacing coke breeze by charcoal as process fuel. The replacements were 0%, 8%, 16%, 25%, 50% and 100%. The samples with substitutions of 0%, 50% e 100% were reduced in thermobalance for 6 hours at a temperature of 1000°C using a blend of gases containing Argon 10% Hydrogen. The samples which presented the best and the worst reducibility were studied through kinect calculations to determine the reaction mechanisms involved during the reduction of oxide. The step of microscopic characterization of reduced sinters was carried out in a way that made possible to compare the sinter sample before and after the process of reduction. The results showed the sinter made with charcoal decrease the sinter rates of production and resistance. However, the sinter made using only charcoal as fuel presented better reducibility. The kinect calculation denotes both for the sinter made with charcoal and sinter made with coke breeze the controlling mechanism in the initial stages (between 50 and 55 minutes) is the chemical reaction. For the sinter produced with charcoal the controlling mechanism switches for mixed control. The sinter produced with coke breeze, the mechanism switches for diffusion. Tests interrupting the reduction time for 40min, 80min e 120min (40min + 40min + 40min) were produced with sinter sample produced with 8% with charcoal. At this stage it was possible to identify the phenomena of nucleation and growth phase of metallic iron on the sinter structure.

O grupo amida é encontrado em biomoléculas como as proteínas, ácidos nucleícos, bem como em polímeros sintéticos. A molécula mais simples que contém o grupamento amida é a formamida. Um grande número de estudos sobre essa molécula tem sido realizados no vácuo, no estado líquido e em solventes utilizando-se as mais diferentes técnicas experimentais e computacionais, mas ainda restam questões fundamentais sobre a sua estrutura eletrônica e solvatação. O conhecimento preciso da ressonância e das barreiras conformacionais desse composto é de fundamental importância para uma compreensão do comportamento conformacional de biomoléculas e polímeros sintéticos. Uma compreensão detalhada das interações dessa molécula com água é igualmente importante, pois o grupamento amida é um dos principais sítios de hidratação de proteínas. Este trabalho teve o objetivo de se estudar as interações existentes entre a formamida e água, nas formas de mínima energia e nos estados de transição do grupo amida, e as alterações na estrutura eletrônica da formamida. Constatou-se a existência de grandes diferenças entre a estrutura eletrônica da formamida na sua forma mais estável e a dos estados de transição da rotação do grupo amida. Através do método NBO (Natural Bond Orbitals), verificou-se uma diminuição nos efeitos de ressonância nos estados de transição provocada pela diminuição da interação entre o par de elétrons isolados do nitrogênio e o orbital 'pi' antiligante do grupo carbonila (nN→'pi'*CO). A hidratação provocou alterações na estrutura eletrônica da formamida planar e dos estados de transição. As interações intermoleculares entre formamida e água foram intensas, sobretudo nos casos em que o solvente interagiu simultaneamente com os grupos carbonila e amida. Nos estados de transição, a interação entre o par de elétrons isolado do nitrogênio da amida e a molécula de água se torna importante. As energias das ligações de hidrogênio entre a formamida e as moléculas de água são, de um modo geral, estabilizadoras das supermoléculas. Pode-se verificar que há cooperatividade apenas nas energias e não em outras propriedades. Com o auxílio das análises NBO (Natural Bond Orbitals) e NRT (Natural Resonance Theory), verificou-se um aumento da ressonância da formamida planar com a adição sucessiva de moléculas de água. Tal observação pode sugerir que as ligações de hidrogênio entre formamida e água possuem algum caráter covalente. O estudo da solvatação da formamida utilizando o modelo discreto/contínuo demonstrou que as moléculas de água explícitas exercem larga influência na energia livre de solvatação. Constatou-se a preferência pela solvatação no oxigênio do grupo carbonila e a validade do modelo discreto/contínuo. / The amide group is found in biomolecules such as proteins, nucleic acids, as well as synthetic polymers. The simplest molecule that contains the amide group is formamide. A large number of studies have been made on vacuum, liquid state and on various solvents, using the most different computational and experimental techniques, but there are many fundamental questions to be answered about its electronic structure and solvation. The precise knowledge about resonance and conformational barriers of this compound is of fundamental importance for the understanding of conformational behavior of biomolecules and synthetic polymers. A detailed understanding about the interactions of this molecule with water is equally important, for the amide group is one of the major sites of solvation in proteins. This work has the objective of studying the interactions of formamide and water, on the minimum energy conformation and the transition conformations of the amide group and the electronic structure of formamide. It has been found the existence of great differences between the electronic structure of formamide on its more stable conformation and the conformational transition states of the amide group rotation. Using the Natural Bond Orbital (NBO) analysis, a decrease of resonance effects on the transitions states was verified, due to the loss of interaction between the electrons of the nitrogen lone pair and the carbonyl 'pi' anti-bonding orbital (nN→'pi'*CO). The solvation of formamide has changed the electronic structure of planar formamide and the conformational transition states. The intermolecular interactions between planar formamide and water are very strong, specially when the solvent molecules interact simultaneously with the carbonyl and amide groups. Regarding the conformational transition states, the interaction between the nitrogen lone pairs of amide and the water molecule is observed. The hydrogen bond energies of formamide and water stabilizes the supermolecules. It can be verified that there is cooperativity only with energies and not in other properties. Using the NBO and the Natural Resonance Theory (NRT) methods, an increase of resonance for the planar form with the successive addition of water molecules has been verified. This observation suggests that the hydrogen bonds between formamide and water have some covalent character. The solvation study of formamide using the discrete/continuous model shows that the explicit waters influence the free energy of solvation. A preference for the solvation of carbonyl oxygen and the validity of the discret/continuous model has been verified.

No presente trabalho, foram estudados catalisadores de Co10%SiO2, com adições de La2O3 e CeO2, para a reação de reforma a vapor do etanol (RVE), visando aumentar a atividade catalítica e reduzir a formação de carbono sobre o catalisador. O teor mássico de cobalto utilizado foi de 10%, enquanto que os teores de La e Ce seguiram as seguintes proporções em 10%CoLa2%Ce50%-xSi50%, onde X = 2%, 4% e 6%. Os suportes foram preparados pelos métodos de co-precipitação e impregnação a fim de avaliar o efeito do método de preparação sobre o comportamento catalítico, e a fase ativa foi incorporada através do método da impregnação. Todos os catalisadores obtidos foram submetidos à análise de Espectroscopia Dispersiva em Emissão de Raios X (EDX), Difratometria de Raios X (DRX), Redução à Temperatura Programada (RTP) e Área Superficial Específica pelo método BET. Os catalisadores preparados pelo método de co-precipitação do suporte também foram analisados por Difratometria de Raios X- H2 \"in Situ\". Em seguida os catalisadores foram aplicados na reação RVE, e dentre os catalisadores estudados o que apresentou a maior seletividade para o H2 em cada método foi selecionado para a realização de estudos referentes á variação do teor em massa da fase ativa (10% e 20%) e a variação da temperatura de reação. O desempenho destes catalisadores foi comparado com o obtido para os catalisadores sem aditivo no suporte. Após os testes catalíticos, o coque formado foi quantificado por Análise Elementar e caracterizado por Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) e Difratometria de Raios X. Ao analisar os resultados de DRX e RTP observou-se a formação da fase Co3O4 para todos os catalisadores. E para os catalisadores mistos Co/La-Ce-Si, cujos suportes foram co-precipitados e impregnados, identificou-se, através do DRX, a formação da solução sólida entre o óxido de cério e o óxido lantânio. Nos ensaios reacionais foi observado que os catalisadores com maiores teores de La3+, para ambos os métodos de preparação, foram mais seletivos para H2, e que a temperatura influenciou no desempenho catalítico da reação. Ao analisar o carbono após a RVE, somente os catalisadores suportados em La2O3 puro, para ambos os métodos, apresentaram a espécie La2O2CO3 identificada através da DRX, que minimiza a formação do coque, e através da analise por MEV do catalisador após a reação, verificou-se que o coque formado foi filamentoso, permitindo a exposição do cobalto metálico por um maior período de tempo. / This research reports studies with Co/SiO2 catalysts modified with La2O3 and CeO2 by steam reforming of ethanol (SRE) in order to increase the catalytic activity and reduce the carbon formation on the catalyst. The amount of Co used was 10%, already of La and Ce were 10% CoLaxCe50-xSi50, where X = 2%, 4% and 6%. The supports were prepared according co-precipitation and impregnation methods in order to evaluate the effect on the catalytic performance. The active phase was incorporated by impregnation method. All were characterized by Energy Dispersive X Ray Spectroscopy (EDX), X Ray Diffraction (XRD), Temperature-Programmed Reduction (TPR) and Specific Surface Area (BET) and those prepared by co-precipitation were also analyzed by X Ray Diffraction in Situ. Thereafter, the catalysts were applied in the SRE and the highest selectivity against H2 in each method was selected for studies of variation of the mass content of active phase (10% and 20%) and temperature reaction. The performance was compared with catalysts without additive in the holder. After tests, the coke formed was determined by Elemental Analysis and characterized by Scanning Electron Microscopy (SEM) and XRD. From the XRD and TPR results was possible identify the presence of Co3O4 phase in all catalysts. In the mixed catalyst (Co/Ce-La-Si) was identified, by XRD, the formation of solid solutions between the cerium and lanthanum. Was observed that the catalyst with higher concentrations of La3+, in both methods of preparation, were more selective against H2, furthermore the temperature affected the performance of the catalysis. After characterization and quantification of the produced carbon during SRE, only catalysts supported in pure La2O3, for both methods, showed the formation of La2O2CO3, which minimizes coke formation and was identified by XRD. Through of SEM analysis of the catalyst after the reaction, it was found that coke formed a filamentous-like structure, allowing the exposure of the metallic cobalt for a longer period of time with the support.

O principal objetivo deste estudo foi avaliar a capacidade de uma membrana de aço 1010 absorver hidrogênio, quando submetida à corrosão por fresta em meios simulando as condições encontradas entre o aço e o concreto, comumente empregados na construção civil. Além disso, desenvolveu-se uma técnica para confecção de frestas, com áreas e espessuras específicas. No desenvolvimento deste trabalho, foi empregada a técnica de eletropermeação de hidrogênio em membranas de ferro, desenvolvida por Devanathan e Stachursky [1]. O fluxo de hidrogênio permeado foi medido no potencial de corrosão e em diferentes potenciais aplicados. Nos eletrólitos de medida - solução saturada de hidróxido de cálcio (Ca(OH)2) - variou-se o pH da solução e/ou a concentração de íons cloreto (CI-). A variação desses parâmetros teve como objetivo medir o efeito dos mesmos na absorção de hidrogênio em membranas de ferro expostas a frestas com diferentes espessuras. As superfícies das membranas expostas em eletrólitos variando-se o pH entre 12,4 e 6,5 foram examinadas ao microscópio eletrônico de varredura (MEV). Verificou-se, nas condições estudadas, que a nucleação da corrosão por fresta ocorreu após um período de aproximadamente 1 h, provocando também absorção de hidrogênio pelo aço. Maiores concentrações de cloreto produzem maiores taxas de absorção de hidrogênio. A solução contida na fresta sofre isolamento do restante da solução pela formação de um muro de magnetita. Isto explica a pouca influência da espessura da fresta na absorção de hidrogênio (H), para frestas com corrosão já nucleadas. Em valores mais baixos de pH ocorre a dissolução parcial do muro de magnetita e aumento da taxa de absorção de hidrogênio. / The principal aim of this work was to evaluate the absorption of hydrogen of a steel 1010 membrane, submitted to crevice corrosion in mediums simulating the conditions between steel and reinforced concrete in civil engineering. Moreover, a technique was developed to produce crevices with specific areas and widths. During this work, the hydrogen electropermeation technique developed by Devanathan and Stachursky [1] was applied to an iron membrane, The flux of permeated hydrogen was measured at the corrosion potential as well as under potentiostatic polarization. In the eletrolyte which consisted of a saturated calcium hidroxide solution (Ca(OH)2, the pH of the solution and/or the chloride concentration (CI-) were varied. The change of these parameters had the aim to measure their effect on the hydrogen absoption of the iron membrane exposed to crevices with different widths. Scanning electron microscopic examinations were performed with the surfaces of membranes, which had been exposed to saturated Ca(OH)2 solution, the pH of which varied between 12.4 and 6.5. Under the conditions studied in this work, the crevice corrosion usually started after ca. 1 hour. The solution inside the crevice was isolated from the bulk solution due to the formation of a magnetite wall. This probably explains the poor influence of the crevice width on the hydrogen absorption. Partial dissolution of this wall and an increase of the hydrogen absorption rate occurred at lower pH-values.

Made available in DSpace on 2014-06-12T17:37:40Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo5330_1.pdf: 2622523 bytes, checksum: 1fd33ee2d7efc0b89f12f6b999ac61af (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2008 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / O presente trabalho relata o desenvolvimento e a implementação de um reflectômetro óptico controlado por computador e sua aplicação na caracterização de filmes de ouro, de paládio e de ouro/paládio, com os dois últimos utilizados como transdutores para detecção de hidrogênio. O sistema é constituído por diversos componentes acionados por motores de passo, interface eletrônica e software de controle, que permite a construção e execução automática de experimentos. O reflectômetro, quando utilizado na configuração de prisma de acoplamento de Kretschmann, tem como característica principal a manutenção do ponto de reflexão na superfície estacionário, independentemente do ângulo de incidência do feixe de luz. Na detecção de hidrogênio foi utilizada a propriedade de absorção específica desse gás em Pd, para testar a sensibilidade da técnica de ressonância de plásmon de superfície na detecção de hidrogênio com filmes de paládio e filmes compostos com uma bicamada de ouro/paládio. Os resultados obtidos com o reflectômetro mostraram detecção específica de hidrogênio a uma concentração de 4%

Submitted by KAMILI OLIVEIRA SANTANA SANTANA (kamili.biocombustiveis@outlook.com) on 2017-03-22T17:08:07Z No. of bitstreams: 1 Dissertação versão definitiva 27-02 (com ficha catalográfica).pdf: 3078458 bytes, checksum: 1034a63e096158eb1482f80fdfd9d6a8 (MD5) / Approved for entry into archive by Luiz Galeffi (luizgaleffi@gmail.com) on 2017-03-22T20:34:09Z (GMT) No. of bitstreams: 1 santana_ko_me_araiq.pdf: 3078458 bytes, checksum: 1034a63e096158eb1482f80fdfd9d6a8 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-22T20:34:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 santana_ko_me_araiq.pdf: 3078458 bytes, checksum: 1034a63e096158eb1482f80fdfd9d6a8 (MD5) Previous issue date: 2017-02-24 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O glicerol bruto é um coproduto formado em volumes elevados na produção do biodiesel pela rota de transesterificação (cerca de 10% do volume total). Quando utilizado na forma bruta (baixo grau de pureza) é uma matéria-prima barata e renovável, podendo ser utilizada na produção de energia limpa, como na geração de H2. Entretanto, esse resíduo geralmente apresenta concentrações elevadas de sabões e metanol advindos do processo de obtenção do biodiesel. Devido a isto, o glicerol bruto foi codigerido com esgoto sanitário doméstico como estratégia para melhorar o rendimento de H2, fornecer nutrientes e diluir compostos potencialmente inibitórios. Nesse sentido, o objetivo desse trabalho foi avaliar a geração de H2, Ácidos Graxos Voláteis (AGV’s) e álcoois em reatores anaeróbios em batelada utilizando glicerol bruto, sem a aplicação de meio de cultivo sintético. Foram utilizados consórcios de bactérias geradoras de H2 provenientes de sistemas biológicos de tratamento de resíduo de avícola. O glicerol utilizado nos experimentos foi obtido a partir de transesterificação do óleo de cozinha doméstico reciclado, e, devido a isto, suas características físico-químicas representaram um grande desafio, uma vez que possuía contaminantes em concentrações elevadas, incluindo sabões e metanol. Previamente foi realizada a caracterização do glicerol. Os reatores foram alimentados com glicerol bruto diluído em esgoto sanitário nas seguintes concentrações (g DQO L-1): 20, 40, 60, 80, 160, 240 e 320. A geração de H2 foi acompanhada por sistema de deslocamento de volume. Foram avaliadas a remoção da Demanda Química de Oxigênio (DQO) e o consumo do glicerol, além da análise morfológica e o plaqueamento dos consórcios de bactérias geradoras de H2 no final dos ensaios. A geração de H2 ocorreu em todos os reatores, no entanto, para cargas orgânicas mais elevadas foram observados menores rendimento de H2. Em contrapartida, a remoção da DQO aumentou com o aumento da carga orgânica aplicada, assim como as taxas de consumo de glicerol livre. Também ocorreu a mudança no perfil dos produtos orgânicos formados, passando da predominância de ácido butírico para ácido acético. Não foi detectada a presença CH4 nos reatores. Nas contagens das culturas por plaqueamento foram verificadas colônias de bactérias pertencentes aos gêneros Lactobacillus sp. e Clostridium sp. / Raw glycerol is a co-product formed at high volumes in biodiesel production by the transesterification route (about 10% of the total volume). When used in crude form (low purity) is a cheap and renewable raw material, and can be used in the production of clean energy, as in H2 generation. However, this residue usually presents high concentrations of soaps and methanol coming from the process of obtaining the biodiesel. Because of this, crude glycerol was co-digested with household sanitary sewage as a strategy to improve H2 yield, provide nutrients and dilute potentially inhibitory compounds. In this sense, the objective of this work was to evaluate the generation of H2, Volatile Fatty Acids (VFA) and alcohols in anaerobic reactors in batch using crude glycerol, without the application of synthetic culture medium. Consortia of H2-generating bacteria from biological systems of treatment of poultry residue were used. The glycerol used in the experiments was obtained from transesterification of recycled cooking oil, and due to this, its physico-chemical characteristics presented a great challenge, since it had contaminants in high concentrations, including soaps and methanol. The characterization of glycerol was previously performed. The reactors were operated with crude glycerol diluted in sanitary sewage in the following concentrations (g COD L-1): 20, 40, 60, 80, 160, 240 and 320. The removal of the Chemical Oxygen Demand (COD) and the consumption of glycerol were evaluated, as well as the morphological analysis and the plating of the consortia of bacteria generating H2. The H2 generation occurred in all reactors, however, for higher organic loads, lower H2 yields were observed. On the other hand, the removal of COD increased with the increase of the applied organic load, as well as the rates of consumption of free glycerol. There was also a change in the profile of the organic products formed, from the predominance of butyric acid to acetic acid. No CH4 presence was detected in the reactors. In the counts of the cultures by plating were verified colonies of bacteria belonging to the genus Lactobacillus sp. and Clostridium sp.

Células de combustível são dispositivos onde ocorre a oxidação eletroquímica de um combustível, apresentando maior eficiência, segurança e escalabilidade do que a maioria dos motores de combustão interna. A geração de hidrogênio a partir do alumínio possui a vantagem de utilizar-se metal que pode ser completamente recuperado, reciclado e reprocessado. Além disso, refugos feitos à base de alumínio tais como: latas de bebidas; peças de dispositivos eletrônicos; brinquedos; dentre outros, podem ser utilizados para geração de hidrogênio, o que incentivaria a reciclagem de materiais. A reação ocorre com a água na presença de álcalis fortes, tais como NaOH e KOH, que atuam como catalisadores, não sendo assim consumidos no processo. O objetivo principal deste trabalho é a construção de uma célula de combustível de baixa temperatura, denominada na literatura de PEMFC (Proton Exchange Membrane Fuel Cell, Célula de Combustível com Membrana de Troca de Prótons) acoplada à geração local de hidrogênio por meio da corrosão alcalina do alumínio. Foram realizados experimentos variando-se os seguintes itens: concentração dos álcalis (de 1 a 3 mol.L-1), temperatura (295 a 345 K) e forma do metal (folhas de alumínio com 0,02 mm de espessura, lâminas com 0,5 mm e com 1 mm de espessura). Nesta primeira etapa, verificou-se que a concentração e temperatura influenciam fortemente a reação. Os tempos de reação variaram desde valores próximos de 2 minutos (reação de folhas de alumínio em presença de NaOH a 3 mol.L-1 na temperatura de 325 K) até tempos da ordem de 700 minutos (em experimentos utilizando lâminas de 1 mm a 315 K em presença de KOH 1 mol.L-1). A análise de difração de raios-x juntamente com a microscopia eletrônica de varredura (MEV) confirmou a presença de hidróxido de alumínio na forma de um precipitado de gibsita sobre uma amostra metálica após reação com NaOH, possibilitando a visualização da estrutura cristalina deste precipitado. Após construção e operação do reator alumínio-água acoplado à célula de combustível, obteve-se valores de diferença de potencial máximos da ordem de 150 mV e densidade de corrente máxima próxima a 5.10-3 mA.cm-2. Estes valores encontram-se muito abaixo dos valores esperados para uma célula de combustível de hidrogênio comum (ao redor de 700 mV e 200-400 mA.cm-2, respectivamente). Um modelo transiente simplificado do sistema, baseado em balanços de massa, energia e carga elétrica, foi utilizado para a compreensão do funcionamento do dispositivo. Assim, verificou-se que uma das possíveis causas da operação estar abaixo da eficiência esperada foi devido à baixa relação estequiométrica entre oxigênio alimentado por difusão do ar e vazão de hidrogênio obtido a partir da reação entre alumínio e água. / Fuel Cells are devices where electrochemical oxidation of a fuel occurs, showing more efficiency, safety and scalability than most of the internal combustion engines. The production of hydrogen from aluminum has the advantage to utilize a metal that might be completely recovered, recycled and re-processed. Moreover, wastes made with aluminum such drink cans, pieces of electronic devices, toys, among others, are possible to be utilized to generate hydrogen, which would encourage the material recycling. The reaction occurs with the water in the presence of strong alkali like NaOH and KOH, which act as catalysts, so not being consumed in the process. The main objective of this work is the construction of a low temperature fuel cell, named in the literature as PEMFC (Proton Exchange Membrane Fuel Cell) coupled to local hydrogen generation by means of the aluminum alkaline corrosion. Experiments were conducted by varying the following items: alkali concentration (1-3 mol.L-1), temperature (295-345 K) and metal shape (0.02 mm thick aluminum foils, 0.5 mm and 1 mm thick aluminum plates). In this first step, it has been verified that the concentration and temperature strongly influence the reaction. The reaction times varied from values close to 2 minutes (aluminum foils in the presence of NaOH 3 mol.L-1 at 325 K) up to times about 700 minutes (experiments utilizing 1 mm thick plates at 315 K in the presence of KOH 1 mol.L-1). Analysis of Scanning Electron Microscopy (SEM) together with X-ray Difraction (XRD) has confirmed the presence of aluminum oxide as gibbsite precipitate on the metallic sample after reaction with NaOH, which enabled the visualization of its crystalline structure. After construction and operation of the aluminum-water reactor coupled with the fuel cell, maximum values of electrical potential about 150 mV and current density about 5.10-3 mA.cm-2 were obtained. These values are very low in comparison with the values expected for common hydrogen fuel cells (about 700 mV and 200–400 mA.cm-2, respectively). A simplified transient model was developed, based on mass, energy and electric charge balances, in order to understand the operation of the device. It has been verified that one of the possible issues of low efficiency of the operation is due to low stoichiometric ratio between oxygen fed by air diffusion and hydrogen mass flow obtained from aluminum–water reaction.

Orientador: Clodoaldo Machado. / Dissertação (mestrado) - Universidade Regional de Blumenau, Centro de Ciências Exatas e Naturais, Programa de Pós-Graduação em Química.