Orientador: Elaine Maria Cardoso / Resumo: Sistemas de refrigeração são indispensáveis para o modo de vida do homem atual, porém o grande gasto energético, de fontes não renováveis, e os impactos ambientais, levam-nos a estudar e a pensar em outras fontes de energia, de preferência renováveis, e em outros ciclos de refrigeração com gasto energético menor. Este trabalho tem como objetivo a modelagem de um sistema de refrigeração por absorção de vapor para o conforto térmico de ambientes, verificando a viabilidade desse sistema de refrigeração para aplicação em salas de aula. No presente trabalho mostra-se o sistema de refrigeração como sendo umas das alternativas ao sistema de refrigeração por compressão de vapor, o qual possui um alto gasto energético. Para o funcionamento do sistema de refrigeração por absorção de vapor foi proposto a energia solar como fonte de energia térmica do gerador, pois em regiões como Rio Verde – GO (localizada na região de latitude 17°47’S e longitude 50°58’W, onde o clima tropical predomina em quase todos os meses do ano, com temperatura mínima de ~20 ° C e máxima de ~30 °C) o condicionamento do ambiente é imprescindível. Foi utilizado o software EES para a simulação e modelagem do sistema de absorção de vapor, baseado nas trocas de calor entre os componentes desse sistema, desprezando perdas energéticas e de pressões que ocorrem em um ciclo real de absorção de vapor. As simulações e resultados mostraram que, nessa região tropical, o clima é propício para o uso de energia solar e que sua t... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Cooling systems are indispensable for today's man's way of life, but the high energy expenditure from non-renewable sources and environmental impacts lead us to study and think about other sources of energy, preferably renewable, and in other refrigeration cycles with lower energy expenditure. The objective of this work is the modeling of a vapor absorption refrigeration system for the thermal comfort of environments, verifying the viability of this refrigeration system for application in classrooms. In the present work is shown the refrigeration system as one of the alternatives to the system of refrigeration by compression of steam, which has high energy expenditure. For the operation of the vapor absorption refrigeration system, solar energy was proposed as the generator's thermal energy source, since in regions such as Rio Verde - GO (located in latitude 17° 47' S and longitude 50° 58' W, where the tropical climate prevails in almost every month of the year, with a minimum temperature of ~ 20° C and maximum of ~ 30° C), the ambient air-conditioning is essential. EES software was used for the simulation and modeling of the vapor absorption system based on the heat exchanges between the components of this system, disregarding energy and pressures losses that occur in a real vapor absorption cycle. The simulations and results showed that, in this tropical region, the climate is favorable to use solar energy and its transformation into thermal energy is sufficient for the ope... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Neste trabalho foram estudadas diferentes modificações superficiais do titânio (Ti) como método de preparação de superfícies de eletrodos para baterias de íons lítio (Li+) Inicialmente, as modificações foram produzidas pelas micro-indentações, com posterior corrosão eletroquímica por pites em soluções de brometo. As superfícies polidas, tratadas termicamente e modificadas através de micro-indentações foram avaliadas em diferentes parâmetros, tais como o potencial aplicado, concentração dos íons agressivos no eletrólito, temperatura, tempo dos testes e principalmente, sobre o impacto das deformações causadas pela força indentações para localização de orifícios produzidos por pites. Filmes porosos de titânia (TiO2) crescidos sobre o Ti puro, foram produzidos por anodização a plasma (anodização por centelhamento ou sparking) em 1M H3PO4 e em 1M Na2SO4 e por anodização nanotubular em 1M H3PO4 + 1M NaOH + 0,4 %(peso) HF. Os resultados mostraram, em óxidos tipo “esponja” formados na anodização a plasma em 1M H3PO4 e 1M Na2SO4, a incorporação de elementos do eletrólito contendo, respectivamente, P e S, numa relação de P/O > S/O e em óxidos nanotulares, a predominante incorporação de elemento de F. Posteriormente, as superfícies corroídas por pites e as superfícies de óxidos crescidos por anodização a plasma foram convertidas por sulfetação em diferentes materiais micro e nanoestruturados compostos por sulfetos e oxisulfetos de titânio, ajustando-se as condições de processo. O desenvolvimento proposto mostrou que é possível modificar a composição química do óxido formado por anodização a plasma para nanocristais de TiS2, nanofitas de TiS3 e TiOxSy, sem danificar a morfologia original dos nanoporos de TiO2. Os compostos formados podem ser usados como eletrodos nanoarquiteturados tridimensionais (3D) para microbaterias de íons lítio (Li+) com alta densidade de potência. A síntese desses compostos é realmente promissora, porque eles têm a capacidade de inserir mais íons lítio do que TiO2 puro, resultando em uma melhoria na capacidade das microbaterias. / In this study, different surface modifications of titanium (Ti) were studied as a method of surface preparation of electrodes for ion lithium batteries (Li+). Initially, the modifications were produced by micro-indentation with subsequent electrochemical pitting corrosion in solutions of bromide. The polished surfaces, heat treated and modified through micro indentations were evaluated for different values of parameters, such as applied potential, concentration of aggressive ions in the electrolyte, temperature, polarization time, and mainly intensity of the deformation caused by indentations for localizing holes produced by pitting. It was expected the adjust of location of these parameter settings promotes nucleation of pits, according to the pattern of indentations and growth of pitting depth for increased surface area. Porous films of titania (TiO2) were produced on pure Ti by plasma anodization (or sparking) in 1M H3PO4 and 1M Na2SO4. Nanotubes were synthesized by porous anodization in 1M NaOH + 1M H3PO4 + 0.4 (wt%) HF. The results showed oxide "sponge" like formed by plasma anodization, incorporating elements of the electrolyte containing respectively, P and S in a ratio P/O> S/O and, in nanotubular oxides, with predominant incorporation of F. Subsequently, the pitted surfaces and the surfaces of oxides grown by plasma anodization were converted by sulfidation into different micro and nanostructured materials consisting of titanium sulfide and oxisulfides by adjusting the process conditions. The proposed development has shown that it is possible to modify the chemical composition of the oxide formed by plasma anodizing to nanocrystals of TiS2 and nanobelts of TiS3 and TiOxSy without damaging the original morphology of the nanoporous TiO2. The formed compounds can be used as three-dimensional (3D) nanoarchitectured electrodes for ion lithium batteries (Li+) with high power density. The synthesis of these compounds is promising due to a higher ability to intercalate more ions lithium than pure TiO2, resulting in an improvement in the capacity of microbatteries.

Submitted by Fabricio Malheiros de Miranda Monteiro (drfabriciomalheiros@hotmail.com) on 2018-07-18T02:33:45Z No. of bitstreams: 2 Dissertação final Fabricio - Após defesa PDF.pdf: 2296763 bytes, checksum: ed270b35065a6429cbde4e2e753d6939 (MD5) Verso - Contra capa.pdf: 2579 bytes, checksum: 284cd58d1fec7c9b0fd7c0cc97473d8b (MD5) / Approved for entry into archive by Silvana Alvarez null (silvana@ict.unesp.br) on 2018-07-18T18:10:35Z (GMT) No. of bitstreams: 1 monteiro_fmm_me_sjc.pdf: 2237869 bytes, checksum: 8ae93eb96970a513787047d5630ce786 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-07-18T18:10:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 monteiro_fmm_me_sjc.pdf: 2237869 bytes, checksum: 8ae93eb96970a513787047d5630ce786 (MD5) Previous issue date: 2018-06-25 / O intuito deste estudo in vitro e in silico, foi analisar as microdeformações, geradas pela aplicação de carga vertical, sobre coroas de 3 tipos de materiais restauradores diferentes (Zircônia, Dissilicato de Lítio e Cromo Cobalto), que foram selecionadas, através da biblioteca do software SMART DENT/Exocad (Darmstadt - Germany) e confeccionadas, através da tecnologia cad/cam, suportadas por implantes curtos (8mm), conexão cone morse, com diversos diâmetros (3,5 mm; 4,0 mm e 5,0 mm). Os implantes foram instalados 2mm infraósseo para análise através de elementos finitos e da extensometria. Foram confeccionados 3 blocos de poliuretano: bloco 1 (grupo experimento) no qual foi colocado um implante Titamax CM Neodent 3,5 X 08 mm, bloco 2 (grupo controle) no qual foi colocado um implante titamax CM Neodent 4,0 X 08 mm e bloco 3 (grupo controle) no qual foi colocado um implante titamax CM Neodent 5,0 X 08 mm. Pilares protéticos retos (Base de Titânio 4,5 - Neodent) foram instalados sobre os respectivos implantes sendo instalados 4 extensômetros, na região superior dos blocos ao redor dos implantes. Foi aplicada uma carga vertical de 300N ao redor da abertura de acesso do parafuso protético das coroas. Para a análise por elementos finitos (FEA), o mesmo bloco foi modelado e analisado sob a mesma carga de 300N. Os valores de tensão e deformação foram analisados quanto à correlação com a extensometria. A estatística inferencial consistiu no teste de análise de variância de Friedmann, um fator efeito fixo. Para o nível de significância, foi escolhido o valor convencional de 5%. Os resultados demonstraram haver diferença estatística significante para o fator diâmetro (p = 0,0001) no qual os implantes, com 3,5 mm de diâmetro apresentaram os maiores picos de microdeformações. Quando se analisa o material restaurador, observa-se que não houve diferenças estatísticas significativas (p = 0,783). Dentro das limitações deste estudo, pode-se concluir que a utilização de implantes unitários, curtos e estreitos com conexão cone morse instalados 2 mm infraósseo, são uma opção viável para reabilitações em regiões posteriores independente do material restaurador escolhido. / The aim of this in vitro and in silico study was to analyze the microdeformations generated by the application of vertical load on crowns of 3 different types of restorative materials (Zirconia, Lithium Dissilicate and Cobalt Chromium) that were selected through the software library SMART DENT / Exocad (Darmstadt - Germany), and made using cad / cam technology, supported by short implants (8 mm), cone morse connection with various diameters (3.5 mm, 4.0 mm and 5.0 mm). These were installed 2 mm subcrestal for finite element analysis and extensometry. Three blocks of polyurethane were made; block 1 (experimental group) in which a Titamax CM Neodent 3.5 X 08 mm implant, block 2 (control group) was implanted in which a CM Neodent 4.0 X 08 mm titamax and block 3 (control group) were implanted in which an implant was placed titamax CM Neodent 5.0 X 08 mm. Straight prosthetic abutments (Titanium Base 4.5 - Neodent) were installed on the respective implants and 4 extensometers were installed, in the upper region of the blocks around the implants. A vertical load of 300N was applied around the access opening of the crown prosthetic screw. For the finite element analysis (FEA), the same block was modeled and analyzed under the same 300N load. The stress and strain values were analyzed for correlation with extensometry. The inferential statistics consisted of Friedmann's analysis of variance, a fixed effect factor. For the level of significance, the conventional value of 5% was chosen. The results showed a statistically significant difference for the diameter factor (p = 0.0001) where 3.5 mm diameter implants presented the highest peaks of microdeformations. When analyzing the restorative material, we observed that there were no significant statistical differences (p = 0.783). Within the limitations of this study, we can conclude that the use of short, narrow unit implants with cone morse connection installed 2 mm subcrestal are a viable option for rehabilitation in posterior regions independent of the restorative material chosen.

Submitted by Bruna Rodrigues (bruna92rodrigues@yahoo.com.br) on 2016-09-21T13:28:03Z No. of bitstreams: 1 TesePCSov.pdf: 3513150 bytes, checksum: 7e2e8d6239392979ea285f15e7463f61 (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-09-21T18:25:23Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TesePCSov.pdf: 3513150 bytes, checksum: 7e2e8d6239392979ea285f15e7463f61 (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-09-21T18:25:29Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TesePCSov.pdf: 3513150 bytes, checksum: 7e2e8d6239392979ea285f15e7463f61 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-09-21T18:25:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TesePCSov.pdf: 3513150 bytes, checksum: 7e2e8d6239392979ea285f15e7463f61 (MD5) Previous issue date: 2015-07-24 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / In this work, studies on the optimization of the LiFePO4 synthesis were performed, aiming to obtain a product, at shorter calcination times, with smaller particle size and promising electrochemical properties for applications as cathode material in lithium ion batteries. Crystalline LiFePO4 was synthesized through the combination of carbothermal reduction and microwave-assisted solid-state reaction. The precursors LiOH.H2O, FePO4.4H2O, glucose and graphite were exposed to carbothermal reduction at 200 ºC during 3 h and subsequently calcined by irradiation with microwaves at 800 W for varying times, from 1 to 5 min. The obtained products were analyzed through thermal analysis using TGADTG and DSC curves. Their structural, morphological and electrochemical properties were investigated by means of X-Ray diffractometry, infrared spectroscopy, scanning electron microscopy and cyclic voltammetry, respectively. The product obtained at 3 min, besides presenting the smallest particle size (100 to 150 nm), was the only one with a crystalline phase and a voltammetric profile characteristic of LiFePO4 between 3,2 and 3,7 V vs. Li/Li+ in a solution of 1 mol L-1 LiClO4 in EC/DMC (1:1 V/V). The electrode was prepared with LiFePO4, acetylene black and PVDF (85:10:5 m/m/m), and the diffusion coefficient of Li ions in the LiFePO4 phase was estimated as 0,29.10–14 cm2 s-1. Galvanostatic charge-discharge tests were performed with this electrode between 3,8 and 3,1 V vs. Li/Li+ under the same experimental conditions as in the cyclic voltammetry. The obtained LiFePO4 presented an initial specific capacity of 100 mA h g-1 at C/4, considering 39,8% of active material. / Neste trabalho foram realizados estudos de otimização da síntese do LiFePO4, buscando obter em menores tempos de calcinação um material com tamanho de partículas menor, com propriedades eletroquímicas promissoras para a aplicação como catodo em baterias de íons lítio, combinando-se uma reação de redução carbotermal à reação em estado sólido assistida por micro-ondas. Uma mistura dos precursores LiOH.H2O, FePO4.4H2O, glicose e grafite foi submetida à redução carbotermal a 200 ºC por 3 h e posteriormente calcinada por radiação de micro-ondas a 800 W, variando-se o tempo de calcinação entre 1 e 5 min. Os produtos obtidos foram investigados por análises térmicas através das curvas de TGA-DTG e DSC. Suas propriedades estruturais, morfológicas e eletroquímicas foram investigadas, respectivamente, por difratometria de Raios X, espectroscopia de infravermelho, microscopia eletrônica de varredura e voltametria cíclica. Dentre os produtos obtidos, o material sintetizado a 3 min, além de apresentar tamanho de partículas menor (100 a 150 nm), foi o único que apresentou a fase cristalina e um perfil voltamétrico característico do LiFePO4 no intervalo de potencial de 3,2 a 3,7 V vs. Li/Li+ em meio de LiClO4 1 mol L-1 em EC/DMC (1:1 V/V), utilizando um eletrodo constituído de fosfato litiado, negro de acetileno e PVDF (85:10:5 m/m/m). O coeficiente de difusão de íons Li no LiFePO4 obtido foi estimado como 0,29.10–14 cm2 s-1. Testes galvanostáticos de carga e descarga foram realizados com este material nas mesmas condições experimentais da voltametria cíclica, com potenciais de corte de 3,8 V e 3,1 V vs. Li/Li+. Valores de capacidade específica inicial de aproximadamente 100 mA h g-1 foram obtidos a C/4, considerando 39,8% de material ativo.

Made available in DSpace on 2015-05-08T14:59:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Arquivototal.pdf: 5206307 bytes, checksum: 032db8e5ad423ee5a0fc6cfc786bd065 (MD5) Previous issue date: 2012-09-27 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / The present study describes a theoretical and experimental analysis of the Prototype 01, this being an absorption refrigeration machine of simple effect with the pair water-lithium bromide as a working fluid and uses natural gas as an energy source for the steam generator, aiming the simulation of waste heat cogeneration. The unit has been developed and constantly improved in Rede Cooperativa de Pesquisa Norte/Nordeste do Gás Natural RECOGÁS-N/NE building present in Instituto de Energia Sustentável (IES) at the Universidade Federal da Paraíba. This unit has a carbon steel frame, using a stainless steel pipe. One goal of the study is an approximation of the results obtained experimentally in this study with the theoretical results for SANTOS (2005). In order to purpose validation was used Engineering Equation Solver (EES) software to obtain the properties, especially those inherent to the working fluid, using input data obtained experimentally. Still aims to expose inherent and unique aspects of an essentially experimental work, which will be addressed experimental methodology applied by the use of the materials used, the discussions regarding aspects of construction and operation of the unit, problems identified, interventions in the pilot plant and finally proposing solutions to some of the observed problems. / O presente estudo descreve uma análise teórico-experimental do Protótipo 01, este sendo uma máquina de refrigeração por absorção de simples efeito com o par água brometo de lítio como fluido de trabalho e que utiliza gás natural como fonte energética para o gerador de vapor, visando a simulação de cogeração de rejeitos térmicos. A unidade vem sendo desenvolvida e constantemente aperfeiçoada no prédio da Rede Cooperativa de Pesquisa Norte/Nordeste do Gás Natural RECOGÁS-N/NE, presente no Instituto de Energia Sustentável (IES) da Universidade Federal da Paraíba. Tal unidade possui uma estrutura de aço carbono, utilizando uma tubulação de aço inoxidável. Um dos objetivos do estudo visa uma aproximação dos resultados obtidos experimentalmente neste estudo com os resultados obtidos teoricamente por SANTOS (2005). Para efeito de validação, foi utilizado o software Engineering Equation Solver (EES) para a obtenção das propriedades, principalmente as inerentes ao fluido de trabalho, utilizando-se dados de entrada obtidos experimentalmente. Ainda visa-se expor aspectos inerentes e exclusivos de um trabalho essencialmente experimental, onde será abordada a metodologia experimental aplicada com o uso dos materiais utilizados, as discussões em relação aos aspectos construtivos e de funcionamento da unidade, problemas detectados, intervenções realizadas na unidade piloto e, por fim, a proposição de soluções de alguns dos problemas observados.

Submitted by RENNER AUGUSTO TOLÊDO CAMPOS null (renneraugustocampos@gmail.com) on 2017-05-12T23:46:36Z No. of bitstreams: 1 Dissertação de Renner Campos - engenharia mecanica.pdf: 2528183 bytes, checksum: 3649363ab3dc4c5005953cf561fd4c6c (MD5) / Approved for entry into archive by Luiz Galeffi (luizgaleffi@gmail.com) on 2017-05-16T13:35:46Z (GMT) No. of bitstreams: 1 campos_rat_me_ilha.pdf: 2528183 bytes, checksum: 3649363ab3dc4c5005953cf561fd4c6c (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-16T13:35:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 campos_rat_me_ilha.pdf: 2528183 bytes, checksum: 3649363ab3dc4c5005953cf561fd4c6c (MD5) Previous issue date: 2017-03-23 / Sistemas de refrigeração são indispensáveis para o modo de vida do homem atual, porém o grande gasto energético, de fontes não renováveis, e os impactos ambientais, levam-nos a estudar e a pensar em outras fontes de energia, de preferência renováveis, e em outros ciclos de refrigeração com gasto energético menor. Este trabalho tem como objetivo a modelagem de um sistema de refrigeração por absorção de vapor para o conforto térmico de ambientes, verificando a viabilidade desse sistema de refrigeração para aplicação em salas de aula. No presente trabalho mostra-se o sistema de refrigeração como sendo umas das alternativas ao sistema de refrigeração por compressão de vapor, o qual possui um alto gasto energético. Para o funcionamento do sistema de refrigeração por absorção de vapor foi proposto a energia solar como fonte de energia térmica do gerador, pois em regiões como Rio Verde – GO (localizada na região de latitude 17°47’S e longitude 50°58’W, onde o clima tropical predomina em quase todos os meses do ano, com temperatura mínima de ~20 ° C e máxima de ~30 °C) o condicionamento do ambiente é imprescindível. Foi utilizado o software EES para a simulação e modelagem do sistema de absorção de vapor, baseado nas trocas de calor entre os componentes desse sistema, desprezando perdas energéticas e de pressões que ocorrem em um ciclo real de absorção de vapor. As simulações e resultados mostraram que, nessa região tropical, o clima é propício para o uso de energia solar e que sua transformação em energia térmica é suficiente para o funcionamento do gerador de um ciclo de absorção de vapor, viabilizando o conforto térmico do ambiente a ser refrigerado. / Cooling systems are indispensable for today's man's way of life, but the high energy expenditure from non-renewable sources and environmental impacts lead us to study and think about other sources of energy, preferably renewable, and in other refrigeration cycles with lower energy expenditure. The objective of this work is the modeling of a vapor absorption refrigeration system for the thermal comfort of environments, verifying the viability of this refrigeration system for application in classrooms. In the present work is shown the refrigeration system as one of the alternatives to the system of refrigeration by compression of steam, which has high energy expenditure. For the operation of the vapor absorption refrigeration system, solar energy was proposed as the generator's thermal energy source, since in regions such as Rio Verde - GO (located in latitude 17° 47' S and longitude 50° 58' W, where the tropical climate prevails in almost every month of the year, with a minimum temperature of ~ 20° C and maximum of ~ 30° C), the ambient air-conditioning is essential. EES software was used for the simulation and modeling of the vapor absorption system based on the heat exchanges between the components of this system, disregarding energy and pressures losses that occur in a real vapor absorption cycle. The simulations and results showed that, in this tropical region, the climate is favorable to use solar energy and its transformation into thermal energy is sufficient for the operation of the generator of a vapor absorption cycle, allowing the thermal comfort of the environment.

Submitted by Lucienne Costa (lucienneferreira@ufcg.edu.br) on 2018-05-11T22:51:17Z No. of bitstreams: 1 JOSÉ ETIMÓGENES DUARTE SEGUNDO – TESE (PPGEQ) 2017.pdf: 3042948 bytes, checksum: e0c377da642dbbf1ba0a1022f463d9de (MD5) / Made available in DSpace on 2018-05-11T22:51:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 JOSÉ ETIMÓGENES DUARTE SEGUNDO – TESE (PPGEQ) 2017.pdf: 3042948 bytes, checksum: e0c377da642dbbf1ba0a1022f463d9de (MD5) Previous issue date: 2018-08-31 / Para satisfazer aplicações industriais e o crescente consumo de combustíveis fósseis, têm-se realizado várias pesquisas sobre o desenvolvimento de materiais e tecnologias para o armazenamento de energia de forma sustentável e renovável. O grafeno é um material que despertou interesse de estudos recentes devido às suas excelentes propriedades físico-químicas, mecânicas, térmicas, elétricas e ópticas. Em uma bateria de íons de lítio, o grafeno supera as limitações de capacidade do grafite, comumente usado como material anódico. Neste trabalho, estudou-se o uso de monocamada de grafeno como ânodo em uma bateria de íons de lítio para verificar a influência da densidade de corrente e da composição do eletrólito no desempenho eletroquímico do material. A densidade de corrente foi aplicada em três níveis diferentes: 3, 5 e 10 μA/cm2. O eletrólito testado foi LiPF6 1M em etilenocarbonato/dietilcarbonato (50/50v) (EC-DEC), etilmetilcarbonato (EMC) ou propilenocarbonato (PC). As análises de microscopia de força atômica e Raman exibiram uma monocamada de grafeno uniforme sobre a superfície do substrato. Os espectros de impedância eletroquímica da célula descarregada foram analisados para investigar a cinética do processo de eletrodo nos diferentes eletrólitos. Os resultados mostraram um processo controlado pela transferência de carga, mas com grande contribuição da difusão de íons de lítio. Na caracterização eletroquímica, os melhores resultados foram obtidos para o eletrólito EC-DEC. A capacidade irreversível no 1º ciclo variou de 11,39 a 77,47%, em função da densidade de corrente aplicada, e maior capacidade de descarga foi de 21 575 mAh/g, para 3 μA/cm2. Com a aplicação dessa mesma densidade de corrente, a eficiência coulômbica média foi de 67,12% e a capacidade de descarga sofreu redução de 87,90%, ao longo de 20 ciclos. Os resultados obtidos confirmaram o grande potencial do grafeno para aplicação em sistemas de armazenamento de energia. / To satisfy industrial applications and the growing consumption of fossil fuels, researches have been performed on the development of materials and technologies for energy storage in a renewable and sustainable way. Graphene is a material that has interested recent studies due to its excellent physical-chemical, mechanical, thermal, electrical and optical properties. In a lithium-ion battery, graphene overcomes the capacity limitations of graphite, commonly used as anode material. In this work, monolayer graphene using as anode was studied in a lithium-ion battery to verify the influence of current density and electrolyte composition on the electrochemical performance of electrode material. Current density was applied in three different levels: 3, 5 and 10 μA/cm2. The electrolyte tested was LiPF6 1M in ethylene carbonate/diethyl carbonate (50/50v) (EC-DEC), ethyl methyl carbonate (EMC) or propylene carbonate (PC). AFM and Raman microscopy analysis exhibited a uniform monolayer graphene over substrate surface. The EIS spectra of discharged cell were analyzed to investigate the kinetics of electrode process in different electrolytes. Results showed a process controlled by charge transfer but with great contribution of lithium-ion diffusion in case of EC-DEC solvent. Irreversible capacity in the 1st cycle ranged from 11.39 to 77.47%, as function of applied current density, and the highest discharge capacity was 21,575 mAh/g, for 3 μA/cm2. With application of this current density value, the average coulombic efficiency was 67.12% and the discharge capacity was reduced by 87.90% over 20 cycles. Results confirmed the great potential of graphene for application in energy storage systems.

Neste trabalho foram estudadas diferentes modificações superficiais do titânio (Ti) como método de preparação de superfícies de eletrodos para baterias de íons lítio (Li+) Inicialmente, as modificações foram produzidas pelas micro-indentações, com posterior corrosão eletroquímica por pites em soluções de brometo. As superfícies polidas, tratadas termicamente e modificadas através de micro-indentações foram avaliadas em diferentes parâmetros, tais como o potencial aplicado, concentração dos íons agressivos no eletrólito, temperatura, tempo dos testes e principalmente, sobre o impacto das deformações causadas pela força indentações para localização de orifícios produzidos por pites. Filmes porosos de titânia (TiO2) crescidos sobre o Ti puro, foram produzidos por anodização a plasma (anodização por centelhamento ou sparking) em 1M H3PO4 e em 1M Na2SO4 e por anodização nanotubular em 1M H3PO4 + 1M NaOH + 0,4 %(peso) HF. Os resultados mostraram, em óxidos tipo “esponja” formados na anodização a plasma em 1M H3PO4 e 1M Na2SO4, a incorporação de elementos do eletrólito contendo, respectivamente, P e S, numa relação de P/O > S/O e em óxidos nanotulares, a predominante incorporação de elemento de F. Posteriormente, as superfícies corroídas por pites e as superfícies de óxidos crescidos por anodização a plasma foram convertidas por sulfetação em diferentes materiais micro e nanoestruturados compostos por sulfetos e oxisulfetos de titânio, ajustando-se as condições de processo. O desenvolvimento proposto mostrou que é possível modificar a composição química do óxido formado por anodização a plasma para nanocristais de TiS2, nanofitas de TiS3 e TiOxSy, sem danificar a morfologia original dos nanoporos de TiO2. Os compostos formados podem ser usados como eletrodos nanoarquiteturados tridimensionais (3D) para microbaterias de íons lítio (Li+) com alta densidade de potência. A síntese desses compostos é realmente promissora, porque eles têm a capacidade de inserir mais íons lítio do que TiO2 puro, resultando em uma melhoria na capacidade das microbaterias. / In this study, different surface modifications of titanium (Ti) were studied as a method of surface preparation of electrodes for ion lithium batteries (Li+). Initially, the modifications were produced by micro-indentation with subsequent electrochemical pitting corrosion in solutions of bromide. The polished surfaces, heat treated and modified through micro indentations were evaluated for different values of parameters, such as applied potential, concentration of aggressive ions in the electrolyte, temperature, polarization time, and mainly intensity of the deformation caused by indentations for localizing holes produced by pitting. It was expected the adjust of location of these parameter settings promotes nucleation of pits, according to the pattern of indentations and growth of pitting depth for increased surface area. Porous films of titania (TiO2) were produced on pure Ti by plasma anodization (or sparking) in 1M H3PO4 and 1M Na2SO4. Nanotubes were synthesized by porous anodization in 1M NaOH + 1M H3PO4 + 0.4 (wt%) HF. The results showed oxide "sponge" like formed by plasma anodization, incorporating elements of the electrolyte containing respectively, P and S in a ratio P/O> S/O and, in nanotubular oxides, with predominant incorporation of F. Subsequently, the pitted surfaces and the surfaces of oxides grown by plasma anodization were converted by sulfidation into different micro and nanostructured materials consisting of titanium sulfide and oxisulfides by adjusting the process conditions. The proposed development has shown that it is possible to modify the chemical composition of the oxide formed by plasma anodizing to nanocrystals of TiS2 and nanobelts of TiS3 and TiOxSy without damaging the original morphology of the nanoporous TiO2. The formed compounds can be used as three-dimensional (3D) nanoarchitectured electrodes for ion lithium batteries (Li+) with high power density. The synthesis of these compounds is promising due to a higher ability to intercalate more ions lithium than pure TiO2, resulting in an improvement in the capacity of microbatteries.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / This study reports the synthesis, structural and optics characterization of LiSrPO4 pure and doped with Lanthanide ions as Ce3+, Eu3+ or Tb3+. The samples were synthesized via the Sol-gel route. Glucose was chosen as the chelating agent, however, samples were also produced without the use of the chelating agent, with the aim of studying its in uence on the structural and optical properties. Di erent temperatures of syntheses were used in the production of the samples. Samples were produced with stoichiometric variation of Li+ (excess and de ciency) and doped with Ce3+, Eu3+ or Tb3+. The temperature of 1000 C for 2 hours was found as the best condition to obtain the crystalline phase of pure and doped LiSrPO4 . The structural characterization of the samples was performed using X-ray di ractometry and from them it was possible to estimate the mean crystallite size of the samples. The use of glucose allows obtaining crystals of the order of 18 nm, presenting smaller sizes when compared to the route without using the glucose employing the calcination temperature of 1000 C for 2 hours. It was found that the change in temperature of calcination changes the average size of the crystallite in samples pure and doped. Samples produced with stoichiometric variation of Lithium doped have a mean crystallite size higher than pure samples, presenting an average size of 46 nm, 24 nm and 21 nm for samples doped with Ce3+, Eu3+ or Tb3+, respectively. The samples doped with Ce3+ exhibit excitation and emission bands in the UV and near-UV region, respectively. The increase of the Lithium concentration reduces the emission intensity of the samples doped with Ce3+. The samples doped with Eu3+ contains a band of transfer charge (260 nm) with an intensity equivalent to transition 7F0 ! 5L6 (394 nm), both of which were the most intense of the spectrum of excitation. The intensity of the emission of these samples increases with the increase of Li+ concentration, agreeing with the variation of the symmetric factor, in which it is veri ed that the Eu3+ ion is in a site of low symmetry. The high intensity of transitions 5D0 ! 7F2 and 5D0 ! 7F4 provides an emission in the red of the visible spectrum. The samples doped with Tb3+ contain a very intense excitation band in the UV region (219 nm). This high excitation intensity xviii xix results in very intense emission spectra. The increase in the concentration of Li+ reduces the emission intensity of the samples doped with Tb3+. The two peaks with maximum emission refer to transitions 5D3 ! 7F6 (380 nm) and 5D4 ! 7F5 (545 nm), resulting in an emission in the cyan region of the visible spectrum. / Este trabalho relata a s ntese, caracteriza c~ao estrutural e optica do LiSrPO4 puro e dopado com ons terras raras como Ce3+, Eu3+ ou Tb3+. As amostras foram sintetizadas via rota Sol-gel. Foi escolhida como agente quelante a glicose, por em, tamb em foram produzidas amostras sem a utiliza c~ao do agente quelante, com o objetivo de estudar a sua in u^encia nas propriedades estruturais e opticas. Diferentes temperaturas de s nteses foram utilizadas na produ c~ao das amostras. Foram produzidas amostras com varia c~ao estequiom etrica de Li+ (excesso e de ci^encia) e dopados com Ce3+, Eu3+ ou Tb3+. A temperatura de 1000 oC por 2 horas foi encontrada como a melhor condi c~ao para a obten c~ao da fase cristalina do LiSrPO4 puro e dopado. A caracteriza c~ao estrutural das amostras foi realizada utilizando difratometria de raios X e a partir delas foi poss vel estimar o tamanho m edio do cristalito das amostras. A utiliza c~ao da glicose permite obter cristalitos da ordem de 18 nm, apresentando tamanhos menores quando comparado com a rota sem utiliza c~ao da glicose utilizando a temperatura de calcina c~ao de 1000 C por 2 horas. Veri cou-se que a mudan ca na temperatura de calcina c~ao altera o tamanho m edio do cristalito nas amostras puras e dopadas. As amostras produzidas com varia c~ao estequiom etrica de L tio dopada apresentam tamanho m edio de cristalito superior as amostras puras, tendo um tamanho m edio de 46 nm, 24 nm e 21 nm para as amostras dopadas com Ce3+, Tb3+ e Eu3+, respectivamente. As amostras dopadas com Ce3+ apresentam bandas de excita c~ao e emiss~ao na regi~ao do UV e UV pr oximo, respectivamente. O aumento da concentra c~ao de L tio reduz a intensidade de emiss~ao das amostras dopadas com Ce3+. As amostras dopadas com Eu3+ cont em uma banda de transfer^encia de carga (260 nm) com intensidade equivalente a transi c~ao 7F0 ! 5L6 (394 nm), sendo ambas as mais intensas do espectro de excita c~ao. A intensidade da emiss~ao destas amostras aumenta com o incremento da concentra c~ao de Li+, concordando com a varia c~ao do fator de sim etrica, no qual e constatado que o on Eu3+ encontra-se em um s tio de baixa simetria. A alta intensidade das transi c~oes 5D0 ! 7F2 e 5D0 ! 7F4 propicia uma emiss~ao na regi~ao do vermelho do espectro vis vel. As amostras dopadas com Tb3+ cont em uma banda muito intensa de excita c~ao na regi~ao UV (219 nm). Esta alta intensidade de excita c~ao resulta em espectros de emiss~ao bastante intensos. O aumento da concentra c~ao de Li+ reduz a intensidade de emiss~ao das amostras dopadas com Tb3+. Os dois picos com m aximo de emiss~ao referem-se as transi c~oes 5D3 ! 7F6 (380 nm) e 5D4 ! 7F5 (545 nm), resultando em uma emiss~ao na regi~ao do ciano do espectro vis vel. / São Cristóvão, SE

Made available in DSpace on 2014-07-29T15:18:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Wilson Ferreira Candido.pdf: 2264036 bytes, checksum: d614010b4bb54f817843654b05263106 (MD5) Previous issue date: 2009-09-11 / The alkali-aggregate reaction (AAR) is one of the deterioration processes of concrete that most affects the structures of hydroelectric plants, concrete dams and bridges. In recent years, the efficiency of lithium based compounds to mitigate RAA has been proven in both the prevention and repair of the affected structures. With regards to treatment, the main challenge nowadays is how to ensure the adequate impregnation of concrete with the lithium solution. Given this difficulty, the objective of this research is to investigate in laboratory conditions, the efficiency of various types of treatment, using a product based on lithium nitrate. The treatments sought to prevent or minimize the residual expansion of AAR, in particular the alkali-silica reaction (ASR), already under development in the concrete and mortar. The study was divided into two stages, the first one performed in concrete prisms, from an adaptation of the Brazilian standard NBR 15577-6/2008, and the second stage in mortar bars, from an adaptation of NBR 15577-4/2008. The treatments were performed after the specimens reached a predetermined level of defined expansion: 0.04% for the concretes and 0.18% for the mortars. In the case of the concretes, the treatments were electrochemical lithium impregnation and surface saturation with lithium, in addition to their respective reference procedures (impregnation and surface saturation with water). For the mortars, the situations tested were: vacuum impregnation with lithium, total saturation in lithium, surface saturation in lithium, water immersion and wrapping in plastic film. After each exposure/treatment condition, the specimens returned to the accelerated expansion attack process in order to evaluate the effectiveness of each treatment. The results demonstrated the efficiency of the lithium based composite to mitigate the residual expansion, both in the concretes as well as in the mortars, with a different behavior depending on the conditions used. The treatment that had the best efficiency in the concrete, under the applied experimental conditions, was the surface saturation of lithium, achieving a 90% reduction in the residual values of expansions at the end of the attack (73 days), taking as reference the surface saturation condition with water. The lithium electrochemical impregnation performed was able to mitigate the residual expansions, but only up to the age of 42 days after treatment, at which time the reduction was of 50%. In fact, at 73 days the expansions were similar to those of the untreated sample. All treatments with lithium performed in the mortars were able to mitigate the residual expansions at levels approaching reduction of expansion (about 87%), with the total saturation in lithium the most efficient condition. / A reação álcali-agregado (RAA) é uma das formas de deterioração do concreto que afeta principalmente as estruturas de usinas hidrelétricas, barragens de concreto e pontes. Nos últimos anos, a eficiência dos compostos à base de lítio em mitigar a RAA tem sido comprovada, tanto na prevenção quanto no reparo de estruturas afetadas. O principal desafio atualmente, no que tange ao tratamento, é a maneira de como garantir uma adequada impregnação do concreto com a solução de lítio. Tendo em vista essa dificuldade, o objetivo da presente pesquisa foi investigar, em laboratório, a eficiência de diversos tipos de tratamento, utilizando um produto à base de nitrato de lítio. Buscou-se com os tratamentos combater ou minimizar as expansões residuais da RAA, mais especificamente da reação álcali-sílica (RAS), já iniciada no concreto e argamassa. O estudo foi divido em duas etapas, sendo a primeira realizada em prismas de concreto, a partir de uma adaptação da NBR15577-6/2008, e a segunda etapa em barras de argamassa, a partir de uma adaptação da NBR 15577-4/2008. Os tratamentos foram realizados após os corpos-de-prova atingirem um determinado nível de expansão definido, a saber: 0,04% para os concretos e 0,18% para as argamassas. No caso dos concretos, os tratamentos realizados foram: impregnação eletroquímica de lítio e saturação superficial com lítio, além de suas situações de referência (impregnação e saturação superficial com água). No caso das argamassas, as situações testadas foram: impregnação a vácuo com lítio, saturação total em lítio, saturação superficial em lítio, imersão em água e envolvimento em filme plástico. Após cada condição de exposição/tratamento, os corpos-de-prova retornaram para o processo de ataque acelerado de expansão visando-se avaliar a eficiência de cada tratamento. Os resultados demonstraram a eficiência do composto à base de lítio em mitigar as expansões residuais, tanto nos concretos como nas argamassas, com comportamento diferenciado dependendo das condições empregadas. O tratamento que teve a melhor eficiência em concreto, nas condições empregadas, foi a saturação superficial de lítio, atingindo uma redução de 90% nos valores das expansões residuais, ao final do ataque (73 dias), tomando-se como referência a condição saturação superficial com água. Já a impregnação eletroquímica de lítio realizada foi capaz de mitigar as expansões residuais, mas apenas até a idade de 42 dias pós-tratamento, onde a redução foi da ordem de 50% nesta idade; aos 73 dias as expansões apresentaram-se semelhantes às da amostra não tratada. Todos os tratamentos com lítio realizados nas argamassas foram capazes de mitigar as expansões residuais em níveis próximos de redução das expansões (da ordem de 87%), sendo a saturação total em lítio a condição mais eficiente.