Tese de mestrado integrado. Engenharia Electrotécnica e de Computadores (Major Energia). Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2009

[pt] A evolução tecnológica e a necessidade de fontes de energia cada vez mais eficientes e compactas alavancam os estudos eletroquímicos, no intuito de desenvolver fontes primárias e secundárias mais duráveis e que suportem uma maior carga de operação. Dentre as fontes eletroquímicas temos as primárias (pilhas) e as secundárias (baterias). A diferença fundamental entre essas fontes é o fato das baterias suportarem um número definido de ciclos de carga-descarga, enquanto as pilhas sofrem um único ciclo de descarga após o qual devem ser descartadas. É importante notar que a fonte deve ser adequada à aplicação para qual foi desenvolvida. Assim, em alguns casos especiais, como sistemas de emergência, aparatos militares e aeroespaciais, são necessárias fontes que possuam longa vida de prateleira, alta confiabilidade e alta densidade de corrente. Nesse contexto, enquadram-se as pilhas térmicas que são fontes primárias, nãorecarregáveis e inertes à temperatura ambiente. No desenvolvimento das pilhas térmicas o sistema de última geração funciona com anodos de liga de Lítio, eletrólitos eutéticos de LiCl-KCl e catodos de FeS2. O objetivo deste trabalho foi estudar uma rota de síntese pirometalúrgica a partir da reação de ustulação sulfetante do Fe2O3 com enxofre vaporizado, para obtenção do FeS2 de alta pureza, utilizado como despolarizante nas pilhas. As variáveis de estudo foram a temperatura e o tempo de reação, além da temperatura de volatilização do enxofre e, para avaliação dos resultados foram realizadas caracterizações dos produtos em MEV e DRX, com auxílio do método quantitativo de Rietveld. Os resultados obtidos mostraram uma conversão próxima de 90 % e uma alta dispersão de tamanho de partículas devido à agregação das mesmas. Todavia, a desagregação manual pode resultar em partículas menores adequadas à fabricação do catodo. / [en] The continuous evolution of new technologies and the requirement for more efficient and compact power sources, justify many electrochemical researches in order to develop new types of primary and secondary power sources achieving longer operational lives and more density of energy. The primary power sources are not capable of running on charges-discharges cycles and because of this have to be discarded after the ending of electrochemical reactions (end of operational life). On the other hand the secondary sources are capable of doing charges cycles and therefore have a longer life. It is very important to realize that each kind of power source should be proper to specific applications. Though, in some cases, like emergency systems, military equipments and air and space features, it is necessary to have long shelf life sources, high reliability and high density of energy. For these special applications some sources called thermal batteries fit very well and these are primary electrochemical sources, non-rechargeable and inert at the room temperature. On the development of thermal batteries there was consolidated the technology that uses lithium-alloy anodes, eutectic salt electrolytes based on LiCl-KCl and FeS2 cathodes. The main goal of this work is to study a pyrometallugical route for the synthesis of high purity FeS2 by the reaction of vaporized sulfur and Fe2O3, for further constructions of thermal batteries prototypes. The variables of the study are temperature and time of reaction, besides the volatilizing temperature of sulfur. The analysis was done by MEV and XRD within the Rietveld method. The results showed almost 90% but a high dispersion of particles sizes. It is expected to obtain less dispersion of sizes by disaggregation methods.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:26:10Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2004-05-31Bitstream added on 2014-06-13T20:54:14Z : No. of bitstreams: 1 silveira_da_me_rcla.pdf: 1955987 bytes, checksum: 40fbe8126d7d57b65f678ffeec2c60de (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Alguns resíduos sólidos domiciliares podem conter substâncias químicas com características tóxicas, como os metais pesados presentes em diversos materiais provenientes de resíduos industriais pós-consumo. Como exemplo, pode-se citar as lâmpadas fluorescentes, as pilhas e as baterias, que, por possuírem metais pesados em suas composições geram um alto grau de toxicidade, bioacumulação e persistência no meio ambiente, causando preocupações ambientais e prejuízos para a saúde humana. Outro resíduo industrial pós-consumo que atualmente causa enorme prejuízo ambiental, se disposto inadequadamente, são os pneus inservíveis: ainda hoje muitas carcaças de pneus inservíveis são depositadas em cursos d'água, voçorocas ou nos terrenos baldios das cidades, fator que gera, além de outros problemas, a proliferação de larvas e mosquitos. Esta pesquisa se propôs a esclarecer qual o destino final fornecido à estes resíduos industriais pós-consumo (pilhas, baterias, lâmpadas fluorescentes e pneus inservíveis) na cidade de Rio Claro/SP. Foi adotada a metodologia de aplicação de questionários em residências previamente selecionadas e em estabelecimentos que comercializam os produtos citados e, de posse dos resultados finais, elaborou-se um modelo de gestão para a correta destinação dos produtos enfocados. / Some solid domestic wastes may contain toxic chemicals, as the heavy metals present in several materials deriving from post-consumption industrial wastes. For instance, it can be mentioned the domestic batteries, the fluorescent lamps, which, because of the heavy metals in their composition, produce a high level of toxicity, bio-accumulation and persistence in the environment, causing prejudicial effects to the human health and the environemnt. Another post-consumption industrial waste that currently cause an enormous environmental damage, if disposed inadequately, are the worn out tires: currently, several frame-works of worm out tires are deposited in streams and rivers and erosion sites, that cause, amoung other problems, the proliferation of larvae and mosquitoes. This research purposed to clear what the final destination of the mentioned post-consumption industrial wastes (batteries, fluoescent lamps, worm out tires) in Rio Claro city, São Paulo State, Brazil. The application of questionnaires methodology in previously selected residences and stores which sell the above mentioned products was adopted and, considering the final results, a pattern of management for the correct destination of the reported products was archieved.

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:07:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 SamaraMV_DISSERT.pdf: 3021267 bytes, checksum: 443b2ba79e877562b95c18cd66a9716c (MD5) Previous issue date: 2012-03-22 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Cient?fico e Tecnol?gico / Cells the solid oxide fuel are systems capable to directly convert energy of a chemical reaction into electric energy in clean, quiet way and if its components in the solid state differentiate of excessively the techniques for having all. Its more common geometric configurations are: the tubular one and to glide. Geometry to glide beyond the usual components (anode, cathode and electrolyte) needs interconnect and sealant. E the search for materials adjusted for these components is currently the biggest challenge found for the production of the cells. The sealants need to present chemical stability in high temperatures, to provoke electric isolation, to have coefficient of compatible thermal expansion with the excessively component ones. For presenting these characteristics the glass-ceramics materials are recommended for the application. In this work the study of the partial substitution of the ZrO2 for the Al2O3 in system LZS became it aiming at the formation of system LZAS, this with the addition of natural spodumene with 10, 20 and 30% in mass. The compositions had been casting to a temperature of 1500?C and later quickly cooled with the objective to continue amorphous. Each composition was worn out for attainment of a dust with average diameter of approximately 3?m and characterized by the techniques of DRX, FRX, MEV, dilatometric analysis and particle size analysis. Later the samples had been conformed and treated thermally with temperatures in the interval between 700-1000 ?C, with platform of 10 minutes and 1 hour. The analyses for the treated samples had been: dilatometric analysis, DRX, FRX, electrical conductivity and tack. The results point with respect to the viability of the use of system LZAS for use as sealant a time that had presented good results as isolating electric, they had adhered to a material with similar ? of the components of a SOFC and had presented steady crystalline phases / Pilhas a combust?vel de ?xido s?lido (PaCOS) s?o sistemas capazes de converter energia de uma rea??o qu?mica diretamente em energia el?trica de maneira limpa, silenciosa e se diferenciam das demais t?cnicas por ter todos os seus componentes no estado s?lido. Suas configura??es geom?tricas mais comuns s?o: a tubular e a planar. A geometria planar al?m dos componentes usuais (anodo, catodo e eletr?lito) necessita de interconectores e selantes. E a busca por materiais adequados para esses componentes ? atualmente o maior desafio encontrado para a produ??o das pilhas. Os selantes precisam apresentar estabilidade qu?mica em altas temperaturas, provocar isolamento el?trico e ter coeficiente de dilata??o t?rmica compat?vel com os demais componentes. Por apresentarem essas caracter?sticas os materiais vitrocer?micos s?o os mais recomendados para a aplica??o. Neste trabalho fez-se o estudo da substitui??o parcial da Zr02 pela Al2O3 no sistema LZS visando a forma??o do sistema LZAS, isso com a adi??o 10, 20 e 30% em massa de espodum?nio natural. As composi??es foram fundidas a uma temperatura de 1500?C e depois resfriadas rapidamente com o objetivo de continuarem amorfas. Cada composi??o foi mo?da para obten??o de um p? com di?metro m?dio de aproximadamente 3?m e caracterizada pelas t?cnicas de DRX, FRX, MEV, dilatometria e granulometria. Posteriormente as amostras foram preparadas por compacta??o e tratadas termicamente com temperaturas no intervalo entre 700-1000 ?C, com patamar de 10min e 1h. As an?lises para as amostras tratadas foram: dilatometria, DRX, FRX, condutividade el?trica e ader?ncia. Os resultados apontam para a viabilidade do sistema LZAS para uso como selante uma vez que apresentaram bons resultados como isolante el?trico, aderiram a um material com coeficiente de dilata??o t?rmica (?) semelhante a dos componentes de uma PaCOS e apresentaram fases cristalinas est?veis / 2020-01-01

[pt] O presente trabalho desenvolve um novo modelo para um problema logístico de remanejamento de placas entre pilhas em um Pátio de Placas de uma Laminação, típico da indústria siderúrgica. Esta abordagem inclui uma nova característica que indica o destino das placas remanejadas. Uma nova metodologia de decisão altera sensivelmente o escopo do problema e traz um novo conceito: o balanço entre a escolha ótima das placas e o possível destino das placas remanejadas, ou seja, deve-se pesar a escolha da placa a ser laminada juntamente com a possibilidade de um bom remanejamento das placas que estão acima da mesma. Esse modelo não linear é linearizado por técnicas de linearização e resolvido através de programação linear inteira. Com isso, o estudo apresenta uma redução no tempo médio de manuseio de placas (TMM) de 5 minutos por placa laminada encontrado na literatura existente, para menos de 4 minutos. Finalmente o modelo proposto incentiva a construção de uma ferramenta de gestão que possa resolver o problema SSS em situações práticas do dia-a-dia através de redução de custo de operação como forma de viabilizar o investimento nesta ferramenta. / [en] This work develops a new model for a typical logistic problem in the steel industry known as slab stack shuffling problem inside a Slab Yard of a Rolling Mill. This new approach includes a new feature that indicates the destination stacks of shuffled slabs. A new decision methodology changes significantly thescope of the problem and introduces a new concept: the balance between optimal choice of the rolled slabs and possible destinations for shuffled slabs which means it must weigh the choice of the slab to be rolled engaged with a low cost shuffle operation for the slabs that are above the chosen slab. This nonlinear model is linearized through specific modeling techniques and solved by integer linear programming. Thus, this work shows a reduction in average handling time (TMM) from 5 minutes per rolled slab found in the literature, to less than 4 minutes. Finally, the proposed model encourages the construction of a management tool that can solve the SSS problem in practical daily situations through operating costs reduction as a payback of investment in this tool.