O processo de produção de chumbo, a partir da reciclagem de baterias ácido-chumbo, gera uma grande quantidade de resíduo sólido durante a etapa de fundição, quando, então, o chumbo é recuperado na sua forma metálica. As impurezas presentes nas matérias-primas, juntamente com outros materiais adicionados para promover as reações necessárias ao referido processo, formam a escória proveniente de fornos de fundição de chumbo. Essa escória é um resíduo de alta alcalinidade, sendo essencialmente constituída de ferro, e com concentrações menores de enxofre, sódio e chumbo. Outros metais, que estão como impurezas nas matérias-primas, também são encontrados em pequenas concentrações. Por ser o resíduo de maior geração na indústria de reciclagem de baterias, em torno de 15 a 30% em massa do material que entra no forno de redução forma a escória, ter um alto custo econômico e representar um grande passivo ambiental relacionado à sua geração e disposição final, a escória é estudada neste trabalho. O objetivo geral desta pesquisa é o estudo da possibilidade de minimização do impacto ambiental ocasionado pela geração desta escória, focando-se tanto na minimização da sua geração, quanto da sua periculosidade em relação à norma brasileira NBR 10004 para a classificação de resíduos sólidos. A primeira etapa do trabalho constituiu-se da caracterização do resíduo quanto à sua composição química, efeito ambiental, composição mineralógica e estrutural. A caracterização química do resíduo envolveu a sua análise por espectrometria de emissão atômica; a caracterização quanto ao efeito ambiental envolveu ensaios de lixiviação e solubilização e análise do pH; a caracterização mineralógica foi feita por meio da difração de raios X e a caracterização estrutural foi realizada por microscopia eletrônica de varredura. Após, foram verificadas as condições operacionais do processo com o propósito de identificar possíveis modificações no mesmo. Paralelamente, partiu-se para a sua simulação no aplicativo FactSage versão 5.3.1, na qual foram modificadas as condições operacionais do processo para um melhor entendimento do mesmo e verificação do seu comportamento na busca dos dois objetivos principais do trabalho. Nesta etapa, observou-se que a adição de ferro poderia ser minimizada para gerar menos resíduo e as adições de carbonato de sódio e carbono sólido poderiam ser otimizadas para melhorar as características do extrato lixiviado do resíduo gerado. Finalmente, na etapa de melhoria do processo, buscou-se implementar novas condições operacionais nos fornos industriais e verificar o seu efeito nas características do resíduo gerado. Os resultados mostraram que é possível uma redução da geração de resíduo através da minimização da adição de ferro à carga do forno rotativo até um certo ponto, a partir do qual problemas operacionais começam a ocorrer. A minimização da periculosidade do resíduo também é possível pela otimização das adições de carbonato de sódio e carbono sólido à carga.

A sociedade atual vive diante de um paradoxo que precisa ser resolvido em curto prazo. A produção crescente em um mercado que oferece equipamentos high-tech cada vez mais acessíveis (computadores mais velozes, telefones celulares com diversas utilidades, entre outros) associada a um grande desperdício de recursos naturais e à contaminação do meio ambiente causada tanto pelo processo de produção destes equipamentos quanto pelo rápido descarte dos mesmos. Dentre os aparelhos eletrônicos, os telefones celulares têm se destacado. Existem, atualmente, mais de 2,5 bilhões de celulares no mundo – o equivalente a mais de 40% da população global, e em 2010, serão 4 bilhões. A popularização desses aparelhos e a produção crescente dos mesmos têm aumentado a demanda por baterias recarregáveis as quais são descartadas, muitas vezes, antes mesmo do término de sua vida útil, gerando, com isso, um grande impacto ambiental associado ao desperdício de recursos naturais e à contaminação do meio ambiente. Nesse contexto está inserido o presente trabalho de doutoramento que teve como objetivo principal o desenvolvimento de uma metodologia de seleção e classificação quanto ao potencial para utilização de células de baterias de NiMH e Li-Íon descartadas. Para isso, avaliou-se a capacidade e estimou-se o percentual dessas células que ainda estavam em boas condições operacionais quando as baterias foram descartadas. Foram projetadas e desenvolvidas: uma linha de desmontagem de telefones celulares e baterias, e uma bancada de testes de células de baterias. Ao final do processo de avaliação, uma considerável quantidade dessas células apresentou capacidade para reuso, sendo consideradas aprovadas aproximadamente 40% e 45% do total das células testadas de NiMH e Li-Íon respectivamente. Os resultados obtidos nesse trabalho alertam quanto ao desperdício de recursos naturais com elevado valor agregado e propõem uma avaliação crítica do comportamento de fabricantes e consumidores desse tipo de dispositivo para conversão e estocagem de energia, visando estabelecer uma alternativa ambientalmente correta para diminuir a quantidade desse tipo de lixo eletrônico. Foi realizada também uma análise dos invólucros de algumas baterias originais, de maneira a projetar novos invólucros que fossem mais fáceis de montar e desmontar e possibilitassem maior flexibilidade na montagem e manutenção de células em uma bateria. / Modern society lives in front of a paradox that must be resolved in the short term. Increasing production in a market that offers high-tech equipment each time more available (faster computers, cell phones with various utilities, among others) with a huge waste of natural resources and environmental contamination caused by the production process of these equipments and the rapid disposal of them. Among the electronic devices, cell phones have highlight. There are currently over 2.5 billion mobile phones in the whole world - the equivalent of more than 40% of the global population and, in 2010, there will be 4 billion. The popularity of these devices and the growing production of them have increased the demand for rechargeable batteries which are often discarded, before the end of its useful life. This, in turn, leads to great waste in material and natural resources and to the contamination of the environment. This work is inserted in this context which aimed at the developing of a methodology for selection and assessment in terms of use potential for NiMH and Li-Ion discarded battery cells. In order to do so, the capacity of these cells, which were still in good operating conditions when the batteries were discarded, was assessed, and the percentage was estimated. A disassembly line of cell phones and batteries and cells batteries workbench tests were designed and developed. At the end of the assessment process, a considerable number of these cells still had reuse potential, with approximately 40% and 45% of all NiMH and Li-Ion discarded and tested cells being approved respectively. The present results warn about the natural resources waste and propose critical behavior assessment of producers and consumers of this type of device for conversion and energy storage, aiming to establish an environmentally correct alternative to reduce the amount of this sort of electronic trash. An analysis of some original batteries casings packs was also carried out in order to design new casings packs that could be easier to assemble and disassemble and provide more flexibility in the assembly and maintenance of cells in a battery.

Orientador: Marco-Aurelio de Paoli / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-27T12:33:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Freitas_PatriciaScandiuccide_D.pdf: 10346151 bytes, checksum: c0f175f298ec3cd57f7325960217fbbc (MD5) Previous issue date: 2000 / Doutorado

Tese de mestrado integrado. Engenharia Electrotécnica e de Computadores (Major Energia). Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2010

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

Este trabalho tem como objetivo desenvolver um processo de reciclagem para as baterias de NiMH, visando a recuperação de níquel, cobalto e terras raras que estão presentes nas baterias, através do emprego de processamento mecânico seguido de técnicas hidrometalúrgicas. Na primeira etapa deste trabalho foi realizada a caracterização de diferentes modelos de baterias de telefone celular esgotadas tipo NiMH, visando quantificar os diferentes materiais presentes. Nesta etapa observou-se a elevada concentração de níquel, cobalto e terras raras, bem como a existência de baterias que, apesar de conter um rótulo indicando composição do tipo NiMH, a caracterização demonstrou que na realidade eram baterias do tipo NiCd. Na segunda etapa foi realizado o processamento mecânico através de moagem seguido de separação magnética. Nesta etapa foi possível realizar a separação dos diferentes materiais presentes nas baterias, isto é, separação de polímeros de materiais fortemente magnéticos e materiais fracamente magnéticos. Os materiais fortemente magnéticos são constituídos por ligas de Fe-Ni e podem ser enviados diretamente para um processo secundário de produção de metais. Os fracamente magnéticos foram enviados para uma etapa posterior, quando onde foi realizada sua lixiviação em ácido sulfúrico e posterior separação das terras raras por precipitação seletiva em pH 1,2. Neste processo mais de 98% das terras raras foram recuperadas. Na última etapa realizou-se a eletroobtenção de ligas Ni-Co a partir de soluções oriundas da lixiviação dos eletrodos, quando foi possível obter um depósito com alta concentração de Ni-Co (91,92%). / This work has as objective developing a recycling process for the NiMH batteries, seeking the recovery of nickel, cobalt and rare earths, through the employment of mechanical processing followed by hydrometallurgical techniques. In the first stage of this work the characterization of different models of NiMH batteries from cell phones was accomplished, seeking to quantify the different materials present. In this stage it was observed the high concentration of nickel, cobalt and rare earths, as well as the existence of batteries that in spite of containing a label indicating its composition as NiMH, the characterization demonstrated that these batteries were the NiCd type. The second stage the mechanical processing was accomplished through grinding followed by magnetic separation. In this stage it was possible to accomplish the separation of the different materials present in the batteries. In this stage the following step were done, separation of the polymers, strongly magnetic materials and weak magnetic materials. The strongly magnetic materials are constituted by Ni-Fe alloys and they can be directly sent for a secondary process of production of metals. The weak magnetic materials were sent for a subsequent stage, where it was accomplished its dissolution in sulfuric acid and subsequent separation of the rare earths by selective precipitation in pH 1,2. In this process more than 98 wt.% of the rare earths were recovered. In the last stage of this work the electroowinning of Ni-Co from real solutions alloys took place, where was possible to obtain a deposit with high concentration of Ni-Co (91,92%).

Submitted by Marcio Filho (marcio.kleber@ufba.br) on 2017-06-06T12:29:29Z No. of bitstreams: 1 Dissertação_Geydison_Gonzaga_Demetino.pdf: 3108278 bytes, checksum: 126fa56a155a8c326bc5b38226559810 (MD5) / Approved for entry into archive by Vanessa Reis (vanessa.jamile@ufba.br) on 2017-06-16T14:57:07Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Dissertação_Geydison_Gonzaga_Demetino.pdf: 3108278 bytes, checksum: 126fa56a155a8c326bc5b38226559810 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-06-16T14:57:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertação_Geydison_Gonzaga_Demetino.pdf: 3108278 bytes, checksum: 126fa56a155a8c326bc5b38226559810 (MD5) / Este trabalho descreve o projeto, desenvolvimento e testes de um sistema para aquisição de dados de baterias de chumbo-ácido. Esses dados são utilizados para o gerenciamento e monitoramento das baterias em diversos sistemas que as utilizam, por exemplo, sistemas de geração de energia solar e eólica, telecomunicações, cadeiras de rodas elétricas, carros elétricos e sistemas ininterruptos de energia. O sistema é composto por componentes mecânicos, eletrônicos e de software. Ele adquire valores de tensão e corrente da bateria em descarga à corrente constante e valores de tensão da bateria em circuito aberto, essas grandezas são tratadas por um circuito de condicionamento de sinal que em seguida são digitalizados e enviados, via padrão RS-232, para um computador, onde um software dedicado foi previamente instalado. O software é responsável por mostrar os dados, salva-los e permitir a interação com o usuário. A partir dos dados adquiridos são obtidas: curvas de carga, curvas de recuperação pós-carga, curvas de descarga, curvas de recuperação pós-descarga, quantidade de carga e estado de carga. Essas informações, principalmente o estado de carga, são utilizadas para estudo do comportamento das baterias, monitoramento, desempenho, qualidade e prevenção de falhas.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2013-07-16T03:11:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 232187.pdf: 3430336 bytes, checksum: 63ba30cc83187b6e9204631a13b78011 (MD5) / O trabalho proposto nesta dissertação tem como finalidade estudar e implementar um carregador diferenciado para baterias de chumbo-ácido e um sistema de avaliação on-line do estado da vida útil das baterias. A estrutura de controle do carregador é projetada para realizar uma curva de carga que garanta a equalização das cargas de todas as baterias. Também é analisada a compensação nas referências de tensão devido a variações na temperatura. O objetivo da proposta de controle é otimizar a vida útil, evitar problemas de carga insuficiente, de sobrecarga e de sulfatação nas baterias. O trabalho também estuda o aumento da corrente de carga com a ligação de carregadores em paralelo. O sistema proposto para a avaliação da vida útil das baterias utiliza o método de medição da impedância alternada, no qual relaciona o aumento da impedância com o fim da vida útil da bateria. A implementação do sistema inclui uma fonte de corrente, uma placa de aquisição e uma interface com o usuário. A avaliação das condições do banco de baterias tem o objetivo de aumentar a confiabilidade dos sistemas de UPS (Uninterrupted Power Supply). The present work aims at studying and implementing a differentiated lead-acid battery charger and an online evaluation system for the state (conditions) of useful life of batteries. The charger control structure is designed to produce a charge curve that guarantees the charge equalization of all batteries. An analysis of the compensation in the voltage references due to temperature variations is also carried out. The goal of the control proposal is to optimize the useful life of batteries and avoid problems derived from insufficient charge, overcharge and sulfation. This work also investigates the increase in load current with the coupling of chargers in parallel. The proposed battery evaluation system uses the alternate impedance measurement method, which associates the increase in impedance to the useful life of the battery. The system implementation includes a current source, a data acquisition card, and a user interface. The evaluation of the battery bank conditions aims at increasing the UPS (Uninterrupted Power Supply) system reliability.

MARQUES, Derivan Dutra. Conversor CC-CC bidirecional de alto ganho para aplicação em sistemas autônomos de geração de energia elétrica. 2012. 132 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2012. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2012-10-18T17:57:38Z No. of bitstreams: 1 2012_dis_ddmarques.pdf: 4563543 bytes, checksum: 890624b3fbd52239a5578fccebee19fd (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2012-10-18T17:57:50Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2012_dis_ddmarques.pdf: 4563543 bytes, checksum: 890624b3fbd52239a5578fccebee19fd (MD5) / Made available in DSpace on 2012-10-18T17:57:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2012_dis_ddmarques.pdf: 4563543 bytes, checksum: 890624b3fbd52239a5578fccebee19fd (MD5) Previous issue date: 2012-08-03 / The achievement of energy generation which combines human development with less environment pollution impact is a key item in the premises of this century. Thus the main motivation of the present walk is the development of new topologies for decentralized supply systems. The objective is to develop a bidirectional converter with high voltage gain, which is designed to operate in two modes: step-up (boost) and step down (buck). The presented topology enables to bidirectional energy transfer, which in some situations it is returned to the load DC bus, formed by a back of batteries. The converter is designed for 2 kW linear load power. If is presented theoretical development and experimental designs for the two operation modes. In order to validate the proposal, it is presented experimental results, from 1 kW laboratory prototype are presented as well and 93% overall efficiency. The prototype was tested in different conditions that may be found daily. / A geração de energia elétrica que combina o desenvolvimento humano com menos impactos ambientais e menos poluição é um item fundamental no início deste século. Assim, a principal motivação da caminhada atual é o desenvolvimento de novas topologias de sistemas descentralizados de fornecimento de energia. O objetivo é desenvolver um conversor bidirecional com alto ganho tensão, que é projetado para operar em dois modos: boost e buck. A topologia apresentada permite a transferência bidirecional de energia, o que em algumas situações, é transferida para o barramento CC, ou para um banco de baterias. O conversor é projetado para um potência de 2 kW. É apresentado o desenvolvimento teórico e experimental do projeto para os dois modos de operação. A fim de validar a proposta, são apresentados resultados experimentais, para uma potência de 1 kW. Os resultados foram satisfatórios e seu rendimento global de 93%. O protótipo foi testado em condições diferentes que podem ser encontradas no dia-a-dia.

LAFUENTE, C. O. Carregador de baterias monofásico para aplicação em veículos elétricos. 2011. 154f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2011. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2011-12-12T16:18:45Z No. of bitstreams: 1 Disertacao Mestrado UFC Orellana-Lafuente Cesar Versao Impressao.pdf: 3817761 bytes, checksum: 96b0267569b1f6198a84b72f6ddcdc39 (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2011-12-12T16:19:55Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Disertacao Mestrado UFC Orellana-Lafuente Cesar Versao Impressao.pdf: 3817761 bytes, checksum: 96b0267569b1f6198a84b72f6ddcdc39 (MD5) / Made available in DSpace on 2011-12-12T16:19:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Disertacao Mestrado UFC Orellana-Lafuente Cesar Versao Impressao.pdf: 3817761 bytes, checksum: 96b0267569b1f6198a84b72f6ddcdc39 (MD5) Previous issue date: 2011-07 / This work presents a single-phase battery charger for electric vehicles. This converter is composed by two energy processing stages and a digital circuit to control the voltage across the batteries and their respective charging current. The first stage is a high power factor ACDC bridgeless converter, while the second one consists on a ZVS (Zero Voltage Switching) high frequency isolated DC-DC full-bridge converter. For both converters, the qualitative and quantitative analyses have been performed, as well as design examples have been presented in order to ease the components calculation. Finally, a prototype that allows charging up to eight series-connected 12 V batteries has been built. The system specifications are: AC input voltage of 220 V ±15%; DC output voltage of 120 V; DC output current of 20 A; and average output power of 2.4 kW. / Este trabalho apresenta o estudo de um carregador de baterias monofásico aplicado a veículos elétricos. Este carregador é composto por dois estágios de processamento de energia e um circuito digital de supervisão para controlar a tensão sobre o banco de baterias e a corrente de recarga das mesmas. O primeiro estágio consiste de um conversor CA-CC bridgeless com característica de alto fator de potência, e o segundo estágio é representado por um conversor CC-CC fullbridge com isolamento em alta frequência e comutação sob tensão nula (Zero Voltage Switching – ZVS). Para ambos os conversores, foi realizada uma análise qualitativa e quantitativa, bem como apresentados exemplos de projeto para facilitar o dimensionamento dos componentes. Finalmente, com os componentes escolhidos, foi montado um protótipo que permite carregar de uma até oito baterias de 12 V conectadas em série. O sistema apresenta como especificações: tensão de entrada alternada de 220 V±15%; tensão de saída contínua de 120 V; corrente de saída contínua de 20 A; e potência média de saída de 2,4 kW.