O processamento de materiais cerâmicos, a partir de pirólise de polímeros precursores, tem sido intensivamente pesquisado no decorrer das últimas décadas, devido às vantagens que esta via proporciona, como: temperaturas de processo inferiores as das técnicas convencionais; controle da estrutura em nível molecular; possibilidade de síntese de grande variedade de compostos cerâmicos; obtenção de peças semi-acabadas; etc. O processo de pirólise controlada de polímero e carga ativa (AFCOP-active filler controlled polymer pyrolysis) possibilita a síntese de compósitos cerâmicos, por meio de reação entre cargas adicionadas (óxidos, metais, intermetálicos, etc.) e produtos sólidos e gasosos, provenientes da decomposição polimérica. Com base neste processo, no presente trabalho foram confeccionadas amostras de alumina, contendo adições de 10 e 20% em massa, de polímero precursor polissilsesquioxano. Estas foram pirolisadas a 900°C e tratadas termicamente em temperaturas de 1100, 1300 e 1500ºC, empregando-se taxa de aquecimento de 5°C/ min. e atmosfera de N2. As amostras foram caracterizadas em relação à densidade aparente, porosidade e dureza, após cada etapa de tratamento térmico. As transformações estruturais foram analisadas por difração de raios X, microscopia eletrônica de varredura e espectroscopia de infravermelho. As amostras tratadas até 1300°C resultaram em compósitos de alumina e oxicarbeto de silício, enquanto as tratadas a 1500°C, formaram compósitos de mulita e alumina. Na amostra da composição com 20% de polímero, se observou início de densificação em torno de 800°C e alta taxa de retração foi obtida a 1400°C. / Processing of ceramics materials, by polymer precursors pyrolysis, has been intensively researched over the past decades, due to advantages that this path provides, such as: lower temperature process compared to conventional techniques; structure control at molecular level; synthesis possibility of a wide range of ceramic compounds; obtaining parts with dimensions of the final product etc. The active filler controlled polymer pyrolysis (AFCOP) process, enables the synthesis of ceramic composites, by reaction between added filler (oxides, metals, intermetallic etc.) and solid and gaseous products, from polymer decomposition. In this study, based on this process, samples of alumina, with addition of 10 and 20 mass% of poly silsesquioxane polymer precursor, were manufactured. These samples were pyrolyzed at 900 °C and thermal treated at temperatures of 1100, 1300 and 1500 °C. The samples were characterized for bulk density, porosity and hardness, after each stage of thermal treatment. Structural transformations were analyzed by X-ray diffraction, scanning electron microscopy and infrared spectroscopy. Samples treated until 1300 °C resulted in composites of alumina and silicon oxicarbide, while those treated at 1500 °C, formed composites of mullite and alumina. The samples with 20% of polymer added started to densify around 800°C and high retraction rate was observed at 1400°C.

O processamento de materiais cerâmicos, a partir de pirólise de polímeros precursores, tem sido intensivamente pesquisado no decorrer das últimas décadas, devido às vantagens que esta via proporciona, como: temperaturas de processo inferiores as das técnicas convencionais; controle da estrutura em nível molecular; possibilidade de síntese de grande variedade de compostos cerâmicos; obtenção de peças semi-acabadas; etc. O processo de pirólise controlada de polímero e carga ativa (AFCOP-active filler controlled polymer pyrolysis) possibilita a síntese de compósitos cerâmicos, por meio de reação entre cargas adicionadas (óxidos, metais, intermetálicos, etc.) e produtos sólidos e gasosos, provenientes da decomposição polimérica. Com base neste processo, no presente trabalho foram confeccionadas amostras de alumina, contendo adições de 10 e 20% em massa, de polímero precursor polissilsesquioxano. Estas foram pirolisadas a 900°C e tratadas termicamente em temperaturas de 1100, 1300 e 1500ºC, empregando-se taxa de aquecimento de 5°C/ min. e atmosfera de N2. As amostras foram caracterizadas em relação à densidade aparente, porosidade e dureza, após cada etapa de tratamento térmico. As transformações estruturais foram analisadas por difração de raios X, microscopia eletrônica de varredura e espectroscopia de infravermelho. As amostras tratadas até 1300°C resultaram em compósitos de alumina e oxicarbeto de silício, enquanto as tratadas a 1500°C, formaram compósitos de mulita e alumina. Na amostra da composição com 20% de polímero, se observou início de densificação em torno de 800°C e alta taxa de retração foi obtida a 1400°C. / Processing of ceramics materials, by polymer precursors pyrolysis, has been intensively researched over the past decades, due to advantages that this path provides, such as: lower temperature process compared to conventional techniques; structure control at molecular level; synthesis possibility of a wide range of ceramic compounds; obtaining parts with dimensions of the final product etc. The active filler controlled polymer pyrolysis (AFCOP) process, enables the synthesis of ceramic composites, by reaction between added filler (oxides, metals, intermetallic etc.) and solid and gaseous products, from polymer decomposition. In this study, based on this process, samples of alumina, with addition of 10 and 20 mass% of poly silsesquioxane polymer precursor, were manufactured. These samples were pyrolyzed at 900 °C and thermal treated at temperatures of 1100, 1300 and 1500 °C. The samples were characterized for bulk density, porosity and hardness, after each stage of thermal treatment. Structural transformations were analyzed by X-ray diffraction, scanning electron microscopy and infrared spectroscopy. Samples treated until 1300 °C resulted in composites of alumina and silicon oxicarbide, while those treated at 1500 °C, formed composites of mullite and alumina. The samples with 20% of polymer added started to densify around 800°C and high retraction rate was observed at 1400°C.

Uma alternativa de aproveitamento da fibra da casca do coco verde (Cocos nucifera L. var. nana.) é a geração de bio-óleo através do processo de pirólise, o qual é aplicado neste trabalho. Também foram empregados dois tipos de processos de upgrading (melhoramento das qualidades) do bio-óleo produzido. O primeiro processo consiste na extração alcalina, usando uma solução de hidróxido de sódio (NaOH) para gerar uma fração ácida e uma fração neutra. A fração ácida apresenta uma elevada quantidade de compostos fenólicos, podendo ser utilizada na produção de derivados químicos. Em contrapartida, a fração neutra pode ser indicada como aditivo para combustíveis (hidrocarbonetos) ou como fonte de matéria prima para a indústria de cetonas e aldeídos. O outro processo de upgrading utilizado foi a extração de alguns compostos da fibra de coco antes do processo de pirólise. Nesta etapa utilizou-se o ultrassom e a extração com Soxhlet tendo o hexano como solvente extrator. O principal objetivo foi a retirada de glicerídeos, ácidos e ésteres que tendem a não se decompor termicamente, produzindo um bio-óleo de menor qualidade. A principal característica dos bio-óleos gerados neste processo foram os baixos teores de hidrocarbonetos, ésteres e ácidos graxos e elevados teores de fenóis, de forma similar à fração ácida, sendo indicado para indústrias de resinas fenol-formaldeído e flavorizantes na indústria alimentícia. Em ambos os processos, a técnica de cromatografia gasosa bidimensional abrangente comprovou a grande eficiência na caracterização das amostras. / An alternative utilization to coconut shell fiber (Cocos nucifera L. var. Nana.) is the generation of bio-oil by pyrolysis process, which is applied in this work. Were also employed two types of upgrading processes (improvement of quality) of the produced bio-oil. The first process consists in the alkaline extraction, using a sodium hydroxide solution (NaOH) to generate an acidic fraction and a neutral fraction. The acid fraction has a high amount of phenolic compounds, indicanting its potential use in the production of chemical derivatives. In contrast, the neutral fraction may be indicated as an additive to fuels (hydrocarbons) or as raw material source to ketone and aldehyde industries. The other upgrading process was the extraction of some compounds presents in coconut fiber before pyrolysis. In this step was used ultrasound and Soxhlet extraction with hexane as solvent extractor. The main objective is the removal of glycerides, acids and esters, which does not tend to suffer a thermal decomposition, producing a lower quality bio-oil. The main characteristic of bio-oil obtained from this process were low levels of hydrocarbons, esters and fatty acids and high levels of phenols, like the acidic fraction, being indicated for phenol-formaldehyde resins industries and flavorings in food industry. In both processes, GC×GC proves to be highly efficient for the total characterization of the samples.

Uma alternativa de aproveitamento da fibra da casca do coco verde (Cocos nucifera L. var. nana.) é a geração de bio-óleo através do processo de pirólise, o qual é aplicado neste trabalho. Também foram empregados dois tipos de processos de upgrading (melhoramento das qualidades) do bio-óleo produzido. O primeiro processo consiste na extração alcalina, usando uma solução de hidróxido de sódio (NaOH) para gerar uma fração ácida e uma fração neutra. A fração ácida apresenta uma elevada quantidade de compostos fenólicos, podendo ser utilizada na produção de derivados químicos. Em contrapartida, a fração neutra pode ser indicada como aditivo para combustíveis (hidrocarbonetos) ou como fonte de matéria prima para a indústria de cetonas e aldeídos. O outro processo de upgrading utilizado foi a extração de alguns compostos da fibra de coco antes do processo de pirólise. Nesta etapa utilizou-se o ultrassom e a extração com Soxhlet tendo o hexano como solvente extrator. O principal objetivo foi a retirada de glicerídeos, ácidos e ésteres que tendem a não se decompor termicamente, produzindo um bio-óleo de menor qualidade. A principal característica dos bio-óleos gerados neste processo foram os baixos teores de hidrocarbonetos, ésteres e ácidos graxos e elevados teores de fenóis, de forma similar à fração ácida, sendo indicado para indústrias de resinas fenol-formaldeído e flavorizantes na indústria alimentícia. Em ambos os processos, a técnica de cromatografia gasosa bidimensional abrangente comprovou a grande eficiência na caracterização das amostras. / An alternative utilization to coconut shell fiber (Cocos nucifera L. var. Nana.) is the generation of bio-oil by pyrolysis process, which is applied in this work. Were also employed two types of upgrading processes (improvement of quality) of the produced bio-oil. The first process consists in the alkaline extraction, using a sodium hydroxide solution (NaOH) to generate an acidic fraction and a neutral fraction. The acid fraction has a high amount of phenolic compounds, indicanting its potential use in the production of chemical derivatives. In contrast, the neutral fraction may be indicated as an additive to fuels (hydrocarbons) or as raw material source to ketone and aldehyde industries. The other upgrading process was the extraction of some compounds presents in coconut fiber before pyrolysis. In this step was used ultrasound and Soxhlet extraction with hexane as solvent extractor. The main objective is the removal of glycerides, acids and esters, which does not tend to suffer a thermal decomposition, producing a lower quality bio-oil. The main characteristic of bio-oil obtained from this process were low levels of hydrocarbons, esters and fatty acids and high levels of phenols, like the acidic fraction, being indicated for phenol-formaldehyde resins industries and flavorings in food industry. In both processes, GC×GC proves to be highly efficient for the total characterization of the samples.

Uma alternativa de aproveitamento da fibra da casca do coco verde (Cocos nucifera L. var. nana.) é a geração de bio-óleo através do processo de pirólise, o qual é aplicado neste trabalho. Também foram empregados dois tipos de processos de upgrading (melhoramento das qualidades) do bio-óleo produzido. O primeiro processo consiste na extração alcalina, usando uma solução de hidróxido de sódio (NaOH) para gerar uma fração ácida e uma fração neutra. A fração ácida apresenta uma elevada quantidade de compostos fenólicos, podendo ser utilizada na produção de derivados químicos. Em contrapartida, a fração neutra pode ser indicada como aditivo para combustíveis (hidrocarbonetos) ou como fonte de matéria prima para a indústria de cetonas e aldeídos. O outro processo de upgrading utilizado foi a extração de alguns compostos da fibra de coco antes do processo de pirólise. Nesta etapa utilizou-se o ultrassom e a extração com Soxhlet tendo o hexano como solvente extrator. O principal objetivo foi a retirada de glicerídeos, ácidos e ésteres que tendem a não se decompor termicamente, produzindo um bio-óleo de menor qualidade. A principal característica dos bio-óleos gerados neste processo foram os baixos teores de hidrocarbonetos, ésteres e ácidos graxos e elevados teores de fenóis, de forma similar à fração ácida, sendo indicado para indústrias de resinas fenol-formaldeído e flavorizantes na indústria alimentícia. Em ambos os processos, a técnica de cromatografia gasosa bidimensional abrangente comprovou a grande eficiência na caracterização das amostras. / An alternative utilization to coconut shell fiber (Cocos nucifera L. var. Nana.) is the generation of bio-oil by pyrolysis process, which is applied in this work. Were also employed two types of upgrading processes (improvement of quality) of the produced bio-oil. The first process consists in the alkaline extraction, using a sodium hydroxide solution (NaOH) to generate an acidic fraction and a neutral fraction. The acid fraction has a high amount of phenolic compounds, indicanting its potential use in the production of chemical derivatives. In contrast, the neutral fraction may be indicated as an additive to fuels (hydrocarbons) or as raw material source to ketone and aldehyde industries. The other upgrading process was the extraction of some compounds presents in coconut fiber before pyrolysis. In this step was used ultrasound and Soxhlet extraction with hexane as solvent extractor. The main objective is the removal of glycerides, acids and esters, which does not tend to suffer a thermal decomposition, producing a lower quality bio-oil. The main characteristic of bio-oil obtained from this process were low levels of hydrocarbons, esters and fatty acids and high levels of phenols, like the acidic fraction, being indicated for phenol-formaldehyde resins industries and flavorings in food industry. In both processes, GC×GC proves to be highly efficient for the total characterization of the samples.

Neste trabalho foram investigados processos de otimização para integração de suportes metálicos porosos selecionados (mono e multicamada) para desenvolvimento de células a combustível de filme fino (TF-SOFC) via deposição de laser pulsado (PLD). A rugosidade superfícial micrométrica dos suportes metálicos porosos é um fator de sensibilidade e limitação na utilização da técnica de PLD para a obtenção de filmes finos nanométricos de alta qualidade. Sendo assim, foram avaliadas técnicas de integração capazes de reduzir a rugosidade superficial próxima a uma escala nanométrica. Entre os processos de integração estudados, a técnica de spray pirólise foi aplicada para a integração de filme de reformador com base em céria e compostos de cobre (Cu- CeO2), sob suportes métálicos porosos selecionados. No bico aspersor o ar comprimido foi usado como agente atomizador da solução precursora na obtenção do filme reformador. As soluções precursoras foram baseadas em água deionizada como solvente. O nitrato de cério e o nitrato de cobre foram usados como agentes precursores. Os filmes foram depositados em dois suportes porosos metálicos previamente desenvolvidos para servirem de suporte para células a combustível. Os parâmetros de deposição como pressão de ar, concentração do sal precursor nitrato de cobre, volume de solução depositado e distância do aspersor, foram investigados e associados à qualidade dos filmes. As etapas de preparação e as características microestruturais do reformador obtido, assim como a redução da rugosidade superficial dos suportes com sua incorporação, foram avaliadas de forma a viabilizar a integração a um design TF-SOFC Os resultados mostram filmes com boa aderência sob os suportes, apresentando superfícies planas, diminuindo a rugosidade superficial original do mesmo e viabilizando a integração de TF-SOFC via PLD. A composição final apresentou uma mistura de duas fases (Cu-CeO2) como esperado. Foi também investigada a impregnação a vácuo do reformador no suporte metálico monocamada, porém não foi satisfatório o nivelamento superficial dos poros de forma a viabilizar o desenvolvimento de filmes finos via PLD em sua superfície. Da mesma forma foi investigada a deposição direta de filme buffer de NiO/Sc-YSZ sob suporte metálico poroso multicamada. Apesar de não apresentar fácil reprodutibilidade via aplicação direta de filme buffer por PLD , foi possível a obtenção e a integração de célula a combustível de filme fino sobre o suporte metálico poroso com sucesso e sua análise de conversão energética foi de 400mW.cm-2 a 650 °C em gás de segurança (9% H2). Filmes nanométricos com características estruturais específicas foram obtidos via PLD juntamente com processos de integração eficientes sob suporte poroso metálico onde a arquitetura multicamada da célula de filme fino foi integrada e harmoniosamente estruturada. / In this work, optimization processes were investigated for the integration of selected porous metal supports (mono and multilayer) for the development of thin film fuel cells (TF-SOFC) via pulsed laser deposition (PLD). The micrometric surface roughness of the porous metal supports is a factor of sensitivity and limitation in the use of the PLD technique to obtain high quality nanometric thin films. Therefore, integration techniques capable of reducing surface roughness close to a nanometric scale were evaluated. Among the integration processes studied, the spray pyrolysis technique was applied for the integration of ceria-based reformer films and copper compounds (Cu-CeO2), under selected porous metal substrates. In the spray nozzle the compressed air was used as atomizing agent of the precursor solution in obtaining the reforming film. The precursor solutions were based on deionized water as the solvent. Cerium nitrate and copper nitrate were used as precursor agents. The films were deposited on two metal porous supports previously developed to serve as support for fuel cells. The deposition parameters such as air pressure, copper nitrate precursor salt concentration, deposited solution volume and sprinkler distance were investigated and associated with the quality of the films. The preparation steps and the microstructural characteristics of the reformer obtained, as well as the reduction of the surface roughness of the supports with their incorporation, were evaluated in order to allow integration to a TF-SOFC design The results show films with good adhesion under the supports, presenting flat surfaces, reducing the original surface roughness of the same and enabling the integration of TFSOFC via PLD. The final composition presented a two-phase mixture (Cu-CeO2) as expected. Vacuum impregnation of the reformer was also investigated in the monolayer metal support, however the superficial leveling of the pores was not satisfactory in order to allow the development of thin films via PLD on their surface. Likewise, direct deposition of NiO / Sc-YSZ buffer films on multilayer porous metal support was investigated. Although it did not present an easy reproducibility through direct application of PLD buffered film, it was possible to obtain and integrate thin film fuel cell onto the porous metal support successfully and its energy conversion analysis was 400mW.cm-2 at 650 °C in safety gas (9% H2). Nanoscale films with specific structural characteristics were obtained via PLD together with efficient integration processes under metal porous support where the multilayer architecture of the thin film cell was integrated and harmoniously structured.

O tabaco energético é uma opção alternativa ao tabaco convencional e tem como principal característica a fácil adaptação aos solos improdutivos, além de ser praticamente isento de nicotina. O principal foco das pesquisas com tabaco energético está no uso das sementes para a obtenção do óleo com vistas à produção de biodiesel, tendo como subproduto a torta residual da prensagem. Neste trabalho foi realizado o estudo da pirólise da torta residual do processo de prensagem para a extração de óleo da semente de tabaco energético. A torta residual foi submetida à pirólise em leito fixo com fluxo de nitrogênio, gerando bio-óleo, gases e biochar. Os principais produtos (bio-óleo e biochar) foram detalhadamente estudados. No bio-óleo, através da análise por cromatografia gasosa, foram encontrados compostos de grande importância para a indústria química e farmacêutica, como o fenol, o guaiacol e grande teor de compostos nitrogenados, em especial as piridinas. A biomassa e o biochar foram caracterizados por diversas técnicas (análise elementar, poder calorífico, teor de cinzas, ICP-OES, FT-IR, etc) e o biochar foi testado para uso como adsorvente, carga para borrachas, fertilizantes, etc. O resultado mais promissor foi para uso como adsorvente, após a ativação do biochar. Tanto a biomassa quanto os produtos de pirólise apresentaram compostos nitrogenados, assim podendo isolá-los, no caso do bio-óleo, para futuras aplicações, como em fármacos (piridinas) e pesticidas (nitrilas). / Energetic tobacco is an alternative to conventional tobacco and its main feature is the easy adaptation to unfertile lands beside that it is practically free of nicotine. The energetic focus of research is in the use of tobacco seeds for obtaining oil for producing biodiesel. From this process results a byproduct that is the residual cake from the pressing. In this work, this residual cake was studied through pyrolysis in a fixed bed reactor with nitrogen flow, producing bio-oil, gas and biochar. The main products (bio-oil and biochar) were characterized in detail. In the bio-oil, important industrial feedstocks were identified by comprehensive two-dimensional gas chromatography, as phenols, guaiacols and N-compounds, with recognized use in the chemical and pharmaceutical industry. The biochar and biomass were characterized by some solid-state techniques (porosity, elemental analysis, ash content, presence of metals, themogravimetric analysis and infrared spectrocopy). Biochar was subjected to some tests for use as adsorbent, charge for rubber or fertilizers. Its most promising result was for use as adsorbent after activation of biochar. The biomass and its pyrolysis products showed nitrogenous compounds, thus being able to isolate them, in the case of bio-oil, for further applications, such as drugs (pyridines) and pesticides (nitriles).

O tabaco energético é uma opção alternativa ao tabaco convencional e tem como principal característica a fácil adaptação aos solos improdutivos, além de ser praticamente isento de nicotina. O principal foco das pesquisas com tabaco energético está no uso das sementes para a obtenção do óleo com vistas à produção de biodiesel, tendo como subproduto a torta residual da prensagem. Neste trabalho foi realizado o estudo da pirólise da torta residual do processo de prensagem para a extração de óleo da semente de tabaco energético. A torta residual foi submetida à pirólise em leito fixo com fluxo de nitrogênio, gerando bio-óleo, gases e biochar. Os principais produtos (bio-óleo e biochar) foram detalhadamente estudados. No bio-óleo, através da análise por cromatografia gasosa, foram encontrados compostos de grande importância para a indústria química e farmacêutica, como o fenol, o guaiacol e grande teor de compostos nitrogenados, em especial as piridinas. A biomassa e o biochar foram caracterizados por diversas técnicas (análise elementar, poder calorífico, teor de cinzas, ICP-OES, FT-IR, etc) e o biochar foi testado para uso como adsorvente, carga para borrachas, fertilizantes, etc. O resultado mais promissor foi para uso como adsorvente, após a ativação do biochar. Tanto a biomassa quanto os produtos de pirólise apresentaram compostos nitrogenados, assim podendo isolá-los, no caso do bio-óleo, para futuras aplicações, como em fármacos (piridinas) e pesticidas (nitrilas). / Energetic tobacco is an alternative to conventional tobacco and its main feature is the easy adaptation to unfertile lands beside that it is practically free of nicotine. The energetic focus of research is in the use of tobacco seeds for obtaining oil for producing biodiesel. From this process results a byproduct that is the residual cake from the pressing. In this work, this residual cake was studied through pyrolysis in a fixed bed reactor with nitrogen flow, producing bio-oil, gas and biochar. The main products (bio-oil and biochar) were characterized in detail. In the bio-oil, important industrial feedstocks were identified by comprehensive two-dimensional gas chromatography, as phenols, guaiacols and N-compounds, with recognized use in the chemical and pharmaceutical industry. The biochar and biomass were characterized by some solid-state techniques (porosity, elemental analysis, ash content, presence of metals, themogravimetric analysis and infrared spectrocopy). Biochar was subjected to some tests for use as adsorbent, charge for rubber or fertilizers. Its most promising result was for use as adsorbent after activation of biochar. The biomass and its pyrolysis products showed nitrogenous compounds, thus being able to isolate them, in the case of bio-oil, for further applications, such as drugs (pyridines) and pesticides (nitriles).

Neste trabalho foram investigados processos de otimização para integração de suportes metálicos porosos selecionados (mono e multicamada) para desenvolvimento de células a combustível de filme fino (TF-SOFC) via deposição de laser pulsado (PLD). A rugosidade superfícial micrométrica dos suportes metálicos porosos é um fator de sensibilidade e limitação na utilização da técnica de PLD para a obtenção de filmes finos nanométricos de alta qualidade. Sendo assim, foram avaliadas técnicas de integração capazes de reduzir a rugosidade superficial próxima a uma escala nanométrica. Entre os processos de integração estudados, a técnica de spray pirólise foi aplicada para a integração de filme de reformador com base em céria e compostos de cobre (Cu- CeO2), sob suportes métálicos porosos selecionados. No bico aspersor o ar comprimido foi usado como agente atomizador da solução precursora na obtenção do filme reformador. As soluções precursoras foram baseadas em água deionizada como solvente. O nitrato de cério e o nitrato de cobre foram usados como agentes precursores. Os filmes foram depositados em dois suportes porosos metálicos previamente desenvolvidos para servirem de suporte para células a combustível. Os parâmetros de deposição como pressão de ar, concentração do sal precursor nitrato de cobre, volume de solução depositado e distância do aspersor, foram investigados e associados à qualidade dos filmes. As etapas de preparação e as características microestruturais do reformador obtido, assim como a redução da rugosidade superficial dos suportes com sua incorporação, foram avaliadas de forma a viabilizar a integração a um design TF-SOFC Os resultados mostram filmes com boa aderência sob os suportes, apresentando superfícies planas, diminuindo a rugosidade superficial original do mesmo e viabilizando a integração de TF-SOFC via PLD. A composição final apresentou uma mistura de duas fases (Cu-CeO2) como esperado. Foi também investigada a impregnação a vácuo do reformador no suporte metálico monocamada, porém não foi satisfatório o nivelamento superficial dos poros de forma a viabilizar o desenvolvimento de filmes finos via PLD em sua superfície. Da mesma forma foi investigada a deposição direta de filme buffer de NiO/Sc-YSZ sob suporte metálico poroso multicamada. Apesar de não apresentar fácil reprodutibilidade via aplicação direta de filme buffer por PLD , foi possível a obtenção e a integração de célula a combustível de filme fino sobre o suporte metálico poroso com sucesso e sua análise de conversão energética foi de 400mW.cm-2 a 650 °C em gás de segurança (9% H2). Filmes nanométricos com características estruturais específicas foram obtidos via PLD juntamente com processos de integração eficientes sob suporte poroso metálico onde a arquitetura multicamada da célula de filme fino foi integrada e harmoniosamente estruturada. / In this work, optimization processes were investigated for the integration of selected porous metal supports (mono and multilayer) for the development of thin film fuel cells (TF-SOFC) via pulsed laser deposition (PLD). The micrometric surface roughness of the porous metal supports is a factor of sensitivity and limitation in the use of the PLD technique to obtain high quality nanometric thin films. Therefore, integration techniques capable of reducing surface roughness close to a nanometric scale were evaluated. Among the integration processes studied, the spray pyrolysis technique was applied for the integration of ceria-based reformer films and copper compounds (Cu-CeO2), under selected porous metal substrates. In the spray nozzle the compressed air was used as atomizing agent of the precursor solution in obtaining the reforming film. The precursor solutions were based on deionized water as the solvent. Cerium nitrate and copper nitrate were used as precursor agents. The films were deposited on two metal porous supports previously developed to serve as support for fuel cells. The deposition parameters such as air pressure, copper nitrate precursor salt concentration, deposited solution volume and sprinkler distance were investigated and associated with the quality of the films. The preparation steps and the microstructural characteristics of the reformer obtained, as well as the reduction of the surface roughness of the supports with their incorporation, were evaluated in order to allow integration to a TF-SOFC design The results show films with good adhesion under the supports, presenting flat surfaces, reducing the original surface roughness of the same and enabling the integration of TFSOFC via PLD. The final composition presented a two-phase mixture (Cu-CeO2) as expected. Vacuum impregnation of the reformer was also investigated in the monolayer metal support, however the superficial leveling of the pores was not satisfactory in order to allow the development of thin films via PLD on their surface. Likewise, direct deposition of NiO / Sc-YSZ buffer films on multilayer porous metal support was investigated. Although it did not present an easy reproducibility through direct application of PLD buffered film, it was possible to obtain and integrate thin film fuel cell onto the porous metal support successfully and its energy conversion analysis was 400mW.cm-2 at 650 °C in safety gas (9% H2). Nanoscale films with specific structural characteristics were obtained via PLD together with efficient integration processes under metal porous support where the multilayer architecture of the thin film cell was integrated and harmoniously structured.

Made available in DSpace on 2016-08-29T15:39:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_6775_Larissa Alvarenga20131210-123732.pdf: 5175715 bytes, checksum: 7032cdfb213c67a456afcd880beba128 (MD5) Previous issue date: 2013-09-06 / Muitos processos têm sido utilizados para a reciclagem dos resíduos de embalagens cartonadas. A pirólise se destaca como uma tecnologia promissora capaz de separar o alumínio do polietileno e gerar produtos com maior poder calorífico. Neste trabalho, realizou-se um estudo das reações de pirólise dos resíduos cartonados e de seus componentes puros, a fim de estimar os parâmetros cinéticos destas reações. Para isto, análises termogravimétricas isotérmicas e dinâmicas foram realizadas e dois diferentes tipos de modelos cinéticos foram utilizados: os isoconversionais e o das Reações Paralelas Independentes (RPI). Os modelos isoconversionais permitiram calcular a energia de ativação global da reação de pirólise dos materiais, de acordo com as suas conversões. Os resultados destas estimativas feitas com os modelos de Ozawa, K-A-S e Starink para a pirólise das embalagens cartonadas foram semelhantes (168,30; 166,54 e 166,78 kJ.mol-1), assim como os resultados encontrados para os outros dois materiais analisados. Entretanto, o valor estimado com o método de Kissinger foi menor do que os valores calculados pelos outros três modelos para as embalagens cartonadas (121,42 kJ.mol-1) e para o papel cartão, e maior para o polietileno. O modelo RPI, por sua vez, permitiu calcular os parâmetros cinéticos de cada um dos subcomponentes da embalagem cartonada e do papel cartão. Os valores estimados para os parâmetros cinéticos dos subcomponentes dos materiais permaneceram dentro da faixa de valores encontrada na literatura. O modelo (RPI) simulado apresentou um bom ajuste aos dados experimentais de perda de massa obtidos por termogravimetria, apresentando valores de desvios na mesma ordem de grandeza daqueles encontrados em outros trabalhos na literatura. Foi realizada ainda, uma análise de sensibilidade paramétrica do Modelo RPI, através da qual se pode verificar que a energia de ativação afetou a conversão total dos materiais de forma mais acentuada do que o fator pré-exponencial.