Células a combustível de óxido sólido suportadas no eletrólito de zircônia estabilizada com ítria (YSZ) foram fabricadas usando a técnica do recobrimento por rotação (spin-coating) para deposição de catodos de manganita de lantânio dopada com estrôncio (LSM) e anodos compósitos de níquel e YSZ (Ni-YSZ). Parâmetros microestruturais dos eletrodos, tais como espessura, tamanho médio de partículas e temperatura de sinterização foram otimizados, visando reduzir a resistência de polarização da célula e melhorar o seu desempenho. Estes estudos serviram de base para a fabricação de células com camada catalítica para uso com etanol direto. Sobre o anodo Ni-YSZ da célula foi depositada uma camada catalítica de céria dopada com gadolínia (CGO) com 0,1% em peso de irídio (Ir-CGO). A camada catalítica visa reformar o etanol antes do seu contato com o anodo Ni-YSZ, evitando o depósito de carbono na superfície do Ni que inviabiliza o uso de combustíveis primários contendo carbono nestas células a combustível. Inicialmente, a célula a combustível foi testada com etanol e as melhores condições de operação foram determinadas. Em seguida, as células unitárias foram testadas com etanol sem adição de água por períodos de tempo de até 390 horas. As células a combustível a etanol direto com camada catalítica operam no modo de reforma interna gradual, apresentando boa estabilidade e densidades de corrente similares às obtidas na operação com hidrogênio. Após a operação das células a combustível a etanol direto, análises de microscopia eletrônica de varredura mostraram que não houve formação significativa de depósitos de carbono na superfície do Ni, indicando que a camada catalítica de Ir-CGO foi efetiva para operação com o etanol. Testes de células a combustível a etanol direto sem a camada catalítica revelaram uma rápida degradação nas horas iniciais de operação com formação de grandes quantidades de depósitos de carbono identificados visualmente. Considerando-se a operação estável com etanol a seco por tempos relativamente longos de operação, os resultados alcançados representam um avanço significativo e apontam para o desenvolvimento de células a combustível a etanol direto usando-se os componentes tradicionais com a adição de uma camada catalítica. / Yttria-stabilized zirconia (YSZ) electrolyte supported solid oxide fuel cells were fabricated with spin-coated strontium-doped lanthanum manganite (LSM) cathodes and Ni-YSZ cermet anodes. The microstructural parameters of the electrodes such as thickness, average particle size, and sintering temperature were optimized to decrease the polarization resistance of the single cells and to improve their electrochemical performance. These preliminar studies provided the basis for the fabrication of single fuel cells with a catalytic layer of gadolinia-doped ceria (CGO) and 0.1 wt% iridium (Ir-CGO) deposited onto the anode. The catalytic layer aims at the stable operation with dry (direct) ethanol; it avoids the contact of the alcohol with the anode, preventing the anode degradation by carbon deposition. Initially, the single cells were tested with ethanol and optimized operating parameters were determined. Then, the single cells were operated with anhydrous ethanol for periods of time up to 390 hours. The single cells with catalytic layer operate by the gradual internal reforming of ethanol, with good stability and delivering similar electric current densities as the ones measured using hydrogen as fuel. After single cell operation on direct ethanol, scanning electron microscopy analyses identified no significant carbon deposition on the surface of Ni, indicating that the Ir-CGO catalytic layer was effective for the reforming of ethanol. Such results were compared to the ones of standard single cells operating on dry ethanol, which showed a fast degradation and the formation of large amounts of carbon deposits. Considering the rather stable performance of single cells running on dry ethanol for relatively long times, such results represent a significant advance towards the development of direct ethanol solid oxide fuel cells using the standard components and a catalytic layer.

The offshore oil industry is engaged in the development of new floating platforms, such as Spar, semi-submersible, tension-leg, FPSO and monocolumn for the exploration of deep and ultra-deep waters. Some of these floating systems have circular cross sections (or cross sections of other bluff geometries) being susceptible to vortex-induced vibrations (VIV). Vortex shedding behind a bluff body can be altered, suppressed or controlled over a limited range of Reynolds numbers. Various flow-control techniques, which result in the reduction of drag and unsteady forces, have been suggested and tested in simple geometries. One such method is the moving-surface boundary layer control (MSBC), in which smaller control rotating cylinders are placed close to the bluff body. This method is considered as an inspiration for the present experimental investigation of VIV suppression for omni-directional flows. In this context, three different configurations have been assembled to compare the effect of suppression on a plain cylinder surrounded by two, four and eight control cylinders distributed symmetrically around it. Experiments were carried out with static models and models free to oscillate in one-degree-of-freedom with fixed and rotating control cylinders. Experiments with a plain cylinder were performed to serve as reference. Displacements, drag and lift forces were measured. The position of the control cylinders proved to be an important parameter to VIV suppression. Configurations with two control cylinders increased lift and drag forces. In contrast, configurations of four and eight control cylinders showed to be more effective to suppress VIV. Furthermore the results for all the cases of the configuration of eight fixed control cylinders presented a reduction of displacement amplitude, lift and drag forces when compared to a plain cylinder. However, when the control cylinders were actuated, the two cases with rotating control cylinders increased drag force when compared to fixed control cylinders. / A indústria offshore está envolvida no desenvolvimento de novas plataformas flutuantes como Spar, semi-submersível, TLP, FPSO e monocoluna para a exploração de águas profundas e ultra-profundas. Alguns destes sistemas flutuantes têm seções transversais circulares (ou de outras seções rombudas) sendo susceptíveis à vibrações induzidas por vórtices (VIV). A esteira de vórtices desprendida de um corpo rombudo pode ser alterada ou suprimida ao longo de uma faixa de número de Reynolds. Várias técnicas de controle do escoamento foram sugeridas e testadas em geometrias simples, resultando na redução de forças de sustentação e arrasto. Um desses métodos é o controle de camada limite por superfícies móveis (CCLSM), no qual cilindrinhos rotativos de controle são colocados próximos ao corpo rombudo. Neste trabalho, este método foi abordado através de uma investigação experimental como um supressor de VIV para o escoamento omnidirecional. Neste escopo três diferentes configurações foram montadas para comparar o efeito de supressão sobre um cilindro liso rodeado por dois, quatro e oito cilindros de controle, distribuídos simetricamente em torno dele. Foram realizados ensaios com o modelo estático, ensaios de VIV em um grau de liberdade com cilindros de controle fixos e rotativos. Foram medidos deslocamento e forças de sustentação e arrasto. Os resultados mostraram que a posição dos cilindros de controle é um parâmetro importante para a supressão de VIV. A configuração com dois cilindros de controle aumentou as forças de sustentação e arrasto. Diferentemente, as configurações de quatro e oito cilindros de controle mostraram-se mais eficazes para suprimir VIV. Além disso, todos os casos da configuração de oito cilindros de controle fixos apresentaram redução nas amplitudes de vibração e nas forças de sustentação e arrasto, quando comparados com um cilindro liso. No entanto, quando os cilindros de controle foram acionados para rotacionar, mostrou-se um aumento na força de arrasto em relação aos cilindros de controle fixos.

Submitted by Ricardo Cedraz Duque Moliterno (ricardo.moliterno@uefs.br) on 2017-07-12T01:22:06Z No. of bitstreams: 1 Disserta??o Daiane do Carmo.pdf: 4697687 bytes, checksum: a37b7f9d37bd854f2fb6862074c46fd4 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-07-12T01:22:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Disserta??o Daiane do Carmo.pdf: 4697687 bytes, checksum: a37b7f9d37bd854f2fb6862074c46fd4 (MD5) Previous issue date: 2016-09-14 / Funda??o de Amparo ? Pesquisa do Estado da Bahia - FAPEB / The water balance is an important aspect on development of a landfill project, and the choice of material for the cover layer will influence the generation of percolated liquids. Considering the composition and characteristics of cover layers, it becomes necessary the conventional material substitution. Therefore, this study compared the construction civil waste (CCW) to the soil from the university campus - UEFS in Feira de Santana/BA as used in evapotranspiration cover layer for landfill, using the water balance models Fenn et al. (1975) and S?o Mateus et al. (2012). The results showed that both materials have the same behavior for the Fenn et al. (1975) method, where the CCW generates less liquid than MSW to the ground. By the method of S?o Mateus et al. (2012), the CCW and the soil allow the passage of water to the MSW in different behaviors, and the soil promoted greater liquid infiltration, about 95.5% higher than the CCW. When the methods were compared, S?o Mateus et al. (2012) presented higher water infiltration to the MSW in the simulation with the soil, in relation to the method of Fenn et al. (1975), and smaller with the CCW, this occurs due to the distinction of the input parameters for the materials, highlighting the influence of the permeability coefficient in the water balance. / O balan?o h?drico ? parte importante no processo de elabora??o de um projeto de aterro sanit?rio, visto que a escolha do material para a camada de cobertura influenciar? na gera??o de l?quidos percolados. Tendo em vista a necessidade da utiliza??o de materiais para a composi??o das diversas camadas dos sistemas de cobertura, torna-se indispens?vel o estudo de materiais alternativos para a substitui??o dos materiais usados originalmente. Para tanto, este trabalho comparou o res?duo da constru??o civil (RCC) com o solo do campus universit?rio da UEFS em Feira de Santana/BA utilizados como camada de cobertura para aterro sanit?rio, utilizando os modelos de balan?o h?drico de Fenn et al. (1975) e S?o Mateus et al. (2012). Os resultados mostraram que, pelo m?todo de Fenn et al. (1975), ambos os materiais possuem comportamento semelhante, sendo que o RCC infiltrou menor quantidade de ?gua para o res?duo s?lido urbano (RSU) do que o solo. Pelo m?todo de S?o Mateus et al. (2012), o RCC e o solo permitem a passagem de ?gua para o RSU em comportamentos distintos, sendo que o solo promoveu maior infiltra??o de l?quidos, cerca de 95,5% maior do que o RCC. Quando comparados os m?todos, S?o Mateus et al. (2012) apresentou maior infiltra??o de ?gua para o RSU na simula??o com o solo, com rela??o ao m?todo de Fenn et al. (1975), e menor com o RCC, isto ocorre devido ? distin??o dos par?metros de entrada para os materiais, destacando-se a influ?ncia do coeficiente de permeabilidade no balan?o h?drico.

Uma pesquisa de campo foi conduzida para verificar as condições reais de utilização de clorofluorcarbonos em sistemas de refrigeração e de condicionamento de ar. A pesquisa cobriu os setores de refrigeração de supermercados, ar condicionado de edifícios e oficinas de reparação e de manutenção de geladeiras, \"Freezers\" e condicionadores de ar compactos e automotivos. A região escolhida para a pesquisa está localizada no município de São Paulo, tendo uma superfície de 12,504 Km2. As seguintes conclusões principais resultaram deste estudo: Predomina o consumo do HCFC 22 nos usuários pesquisados; a reciclagem e a recuperação ocorrem em pequena escala na região estudada; os sistemas de condicionamento de ar automotivos são a fonte mais significativa de substâncias agressivas à camada de ozônio, nos usuários pesquisados; vazamentos ocorrem por práticas de serviço não adequadas; a utilização do CFC 11 para limpeza de circuitos reduz o ganho obtido em sistemas que empregam o HCFC 22; a manutenção preventiva mostrou ser eficaz tanto para reduzir o consumo de gás refrigerante, como para reduzir a substituição de peças e componentes; a reciclagem e a recuperação do gás refrigerante tem efeito positivo em relação à camada de ozônio, economiza recursos naturais, reduz o consumo de energia, os riscos ao meio ambiente e à saúde da comunidade em geral. Finalmente, são feitas recomendações para o estabelecimento de um programa efetivo de reciclagem e recuperação de gases refrigerantes. / A field study was performed for verifying the actual conditions of the use of chlorofluorcarbons in refrigeration and air conditioning systems. The study has covered the sectors of supermarket refrigeration, building air conditioning systems, and refrigerators freezers and compact and automobile air conditioning systems repair shops. The region chosen for this study is located in the city of Sao Paulo and it has an area of 12.504 km2. The following conclusions resulted from the study: There is a predominance of the of HCFC 22 in the systems surveyied; recycling and recuperation are used in small scale in the region of the study; in the users covered by the study, the automobile air conditioning sector is the most important source of emission of ozone depleting substances; leaks occur because of bad service practices; the use of CFC 11 for circuit cleaning decreases the the gain obtained with the use of HCFC 22; the preventive maintenance has proved to be very efficient both for reducing the consum of refrigeration gases and for reducing the consum of parts and components of the refrigeration system; recycling and recuperation of refrigeration gases have positive effects in relation to the ozone layer, it saves natural resources, and reduces the risk to the enviromnent and to the public health. Finally, recommendations are made for the establishment of an effective refrigerant conservation program.

O problema da condução de calor, envolvendo mudança de fase, foi resolvido para o caso de uma cavidade limitada por duas superfícies cilíndricas indefinidamente longas. As condições de contorno impostas consistem em manter a temperatura da superfície interna fixa e abaixo da temperatura de fusão do material que preenche a cavidade, enquanto que a temperatura da superfície externa é mantida fixa e acima da temperatura de fusão. Como condição inicial se fixou a temperatura de todo o material que preenche a cavidade no valor da temperatura da superfície externa. A solução obtida consiste em duas soluções da equação de condução de calor, uma escrita para o material solidificado e outra escrita para o material em estado líquido. As duas soluções são formalmente escritas em termos da posição da frente de mudança de fase, que é representada por uma superfície cilíndrica com raio em expansão dentro da cavidade. A posição dessa superfície é, a princípio, desconhecida e é calculada impondo o balanço de energia através da frente da mudança de fase. O balanço de energia é expresso por uma equação diferencial de primeira ordem, cuja solução numérica fornece a posição da frente como função do tempo. A substituição da posição da frente de mudança de fase em um instante particular, nas soluções da equação de condução de calor, fornece a temperatura nas duas fases naquele instante. A solução obtida é ilustrada através de exemplos numéricos. / The heat conduction problem, in the presence of a change of state, was solved for the case of an indefinitely long cylindrical layer cavity. As boundary conditions it is imposed that the internal surface of the cavity is maintained below the fusion temperature of the infilling substance and the external surface is kept above it. The solution, obtained in non-dimensional variables, consists in two closed form heat conduction equation solutions for the solidified and liquid regions, which formally depend of the, at first, unknown position of the phase change front. The energy balance through the phase change front furnishes the equation for time dependence of the front position, which is numerically solved. Substitution of the front position for a particular instant in the heat conduction equation solutions gives the temperature distribution inside the cavity at that moment. The solution is illustrated with numerical examples.

Submitted by SBI Biblioteca Digital (sbi.bibliotecadigital@puc-campinas.edu.br) on 2018-03-15T13:19:19Z No. of bitstreams: 1 RENATA ELIZA PAVANELLO.pdf: 1818495 bytes, checksum: 584f82239d012d948febe192c32331a9 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-03-15T13:19:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 RENATA ELIZA PAVANELLO.pdf: 1818495 bytes, checksum: 584f82239d012d948febe192c32331a9 (MD5) Previous issue date: 2018-02-02 / The aim of this paper was to evaluate the influence of acid etching on the bond strength of the universal adhesive system in caries-affected-dentin. For this experimental study, 40 erupted permanent third molars were selected at the Dental Clinic of the PUC-Campinas with Free and Informed Consent Term signed by the patients. Removal of the occlusal third with double - sided diamond disc and flat dentin surfaces obtained by sanding was done. The lesion of the caries was developed by microbiological method with S. mutans strain ATCC25175. The teeth were divided into 4 groups (n = 10): AF-I: phosphoric acid conditioning and application of the Universal Single Bond adhesive system - immediate microtensile test; AF-DC: phosphoric acid conditioning and application of the Universal Single Bond adhesive system and microtensile test after cariogenic challenge; SAF-I: application of the Universal Single Bond adhesive system without acid etching and immediate microtensile test and SAF-DC: application of the Universal Single Bond adhesive system without acid etching and microtensile test after carig?nico challenge. A composite resin block was made in the affected dentin. Each tooth / adhesive / resin block was sectioned with diamond discs coupled to the Isomet cutting machine in parallel planes obtaining test pieces in the shape of sticks, with a cross-sectional area of 1 mm2. Microtensile test was performed. Only adhesive / mixed fractures were considered for bond strength calculation. The results were evaluated by the Kruskal-Wallis test (Student-Newman-Keuls) and Friedman. The higher bond strength occurred in the groups in which the phosphoric acid conditioning was done (p <0.05). There was no significant difference in union strength after cariogenic challenge (p> 0.05). The type of fracture was predominantly adhesive. It was concluded that phosphoric acid caused increased bond strength of the Universal Single Bond adhesive system in caries affected dentin and the cariogenic challenge did not interfere in the bond strength of the Universal Single Bond adhesive system in dentin affected by caries. / O objetivo deste trabalho foi avaliar a interfer?ncia do condicionamento ?cido na resist?ncia de uni?o do sistema adesivo universal na dentina afetada por c?rie. Para este estudo de car?ter experimental foram selecionados 40 terceiros molares permanentes erupcionados com Termo de Consentimento Livre e Esclarecido assinado pelos pacientes na Cl?nica Odontol?gica da PUC-Campinas. Foi feita a remo??o do ter?o oclusal com disco diamantado dupla face e superf?cies dentin?rias planas obtidas atrav?s de lixamento. A les?o de c?rie foi desenvolvida pelo m?todo microbiol?gico com cepa padr?o S. mutans ATCC25175. Os dentes foram divididos aleatoriamente em 4 grupos (n=10): AF-I: condicionamento com ?cido fosf?rico e aplica??o do sistema adesivo Single Bond Universal - teste imediato de microtra??o; AF-DC: condicionamento com ?cido fosf?rico e aplica??o do sistema adesivo Single Bond Universal e teste de microtra??o ap?s desafio cariog?nico; SAF-I: aplica??o do sistema adesivo Single Bond Universal sem condicionamento ?cido e teste imediato de microtra??o e SAF-DC: aplica??o do sistema adesivo Single Bond Universal sem condicionamento ?cido e teste de microtra??o ap?s desafio carig?nico. Um bloco de resina composta Charisma foi confeccionado na dentina afetada. Cada bloco dente/adesivo/resina foi seccionado com discos diamantados acoplados a m?quina de corte Isomet em planos paralelos obtendo corpos de prova em forma de palitos, com ?rea de sec??o transversal de 1 mm2. Para realiza??o do teste de microtra??o. Apenas fraturas adesivas /mistas foram consideradas para c?lculo de resist?ncia de uni?o. Os resultados foram avaliados pelo teste Kruskal-Wallis (Student-Newman-Keuls) e Friedman. A maior resist?ncia de uni?o ocorreu nos grupos em que foi feito o condicionamento com ?cido fosf?rico (p<0.05). N?o houve diferen?a significante na resist?ncia de uni?o ap?s o desafio cariog?nico (p>0.05). O tipo de fratura predominante foi adesiva. Pode-se concluir que o ?cido fosf?rico acarretou aumento na resist?ncia de uni?o do sistema adesivo Single Bond Universal na dentina afetada por c?rie e o desafio cariog?nico n?o interferiu na resist?ncia de uni?o do sistema adesivo Single Bond Universal na dentina afetada por c?rie.

Investiga-se a influência de diferentes tratamentos sobre o sistema alumínio com cobertura de óxido de alumínio. A anodização do alumínio em meio de ácido sulfúrico e meio misto de sulfúrico e fosfórico foi empregada para alterar a resistência à corrosão, a espessura, o grau de cobertura e a microdureza do óxido anódico; e a eletrodeposição de ferro no interior óxido anódico em meio de sulfato com tratamento químico de selagem com cério, para alterar a sua condutividade elétrica e a sua resistência à corrosão. Para a eletrodeposição de ferro aplicou-se corrente contínua e pulsada e diversificou-se a composição do eletrólito de Fe(SO4)2(NH4)2.6H2O, com a adição dos ácidos bórico e ascórbico e para o tratamento de selagem, variou-se a concentração do CeCl3. A espectroscopia de energia dispersiva de raios X (EDS), a fluorescência de raios X (FRX) e a análise morfológica por microscopia eletrônica de varredura (MEV) permitiram verificar que, a corrente pulsada eleva o teor de ferro na camada anódica e a presença dos aditivos inibe a oxidação do ferro. As curvas cronopotenciométricas obtidas durante a eletrodeposição de ferro indicaram que a mistura dos ácidos bórico e ascórbico aumentaram a eficiência do processo de eletrodeposição. A espectroscopia de impedância eletroquímica (EIE), medidas de microdureza Vickers (H) e análise morfológica evidenciaram que o tratamento de selagem melhora a resistência à corrosão do filme óxido modificado com ferro. As medidas de impedância elétrica por duas pontas permitiram comprovar o aumento da condutividade elétrica do alumínio anodizado com ferro, mesmo após o tratamento com baixas concentrações de cério. Nanofios de ferro foram preparados utilizando os poros do óxido anódico como matriz. / The influence of different treatments on the aluminum system covered with aluminum oxide is investigated. The aluminum anodization in sulphuric media and in mixed sulphuric and phosphoric media was used to alter the corrosion resistance, thickness, coverage degree and microhardness of the anodic oxide. Iron electrodeposition inside the anodic oxide was used to change its electric conductivity and corrosion resistance. Direct and pulsed current were used for iron electrodeposition and the Fe(SO4)2(NH4)2.6H2O electrolyte composition was changed with the addition of boric and ascorbic acids. To the sealing treatment the CeCl3 composition was varied. The energy dispersive x-ray (EDS), the x-ray fluorescence spectroscopy (FRX) and the morphologic analysis by scanning electronic microscopy (SEM) allowed to verify that, the pulsed current increase the iron content inside the anodic layer and that the use of the additives inhibits the iron oxidation. The chronopotentiometric curves obtained during iron electrodeposition indicated that the boric and ascorbic acids mixture increased the electrodeposition process efficiency. The electrochemical impedance spectroscopy (EIE), the Vickers (H) microhardness measurements and morphologic analysis evidenced that the sealing treatment improves the corrosion resistance of the anodic film modified with iron. The electrical impedance (EI) technique allowed to prove the electric conductivity increase of the anodized aluminum with iron electrodeposited even after the cerium low concentration treatment. Iron nanowires were prepared by using the anodic oxide pores as template.

Energia é um recurso que historicamente apresenta tendência de crescimento de demanda. Projeções indicam que, para suprir as necessidades energéticas do futuro, será necessário um uso massivo do hidrogênio como combustível. O uso de sistemas de célula a combustível baseada no uso de membrana polimérica condutora de prótons (PEMFC) tem características que permitem sua aplicação para geração de energia elétrica em aplicações estacionárias, automotivas e portáteis. O uso de hidrogênio como combustível para PEMFC apresenta a vantagem de resultar em baixa emissão de poluentes quando comparado às dos combustíveis fósseis. Para que ocorram as reações em uma PEMFC é necessária a construção de conjuntos eletrodo-membrana-eletrodo (MEA), sendo o processo de produção de MEAs e os materiais utilizados, relevantes no custo final do kW instalado para geração de energia por sistemas de célula a combustível, o que é, atualmente, uma barreira tecnológica e financeira para a aplicação em grande escala desta tecnologia. Nesse trabalho foi desenvolvido um processo de produção de MEAs por impressão a tela que apresenta alta reprodutibilidade, rapidez e baixo custo. Foram desenvolvidos o processo de impressão a tela e a composição de uma tinta precursora da camada catalisadora (TPCC), que permitem o preparo de eletrodos para confecção de MEAs com a aplicação da massa exata de eletrocatalisador adequada para cátodos 0,6 miligramas de platina por centímetro quadrados (mgPt.cm-2) e ânodos 0,4 mgPt.cm-2 em apenas uma aplicação por eletrodo. A TPCC foi desenvolvida, produzida, aplicada e caracterizada, apresentando características semelhantes a de tintas de impressão a tela para outras aplicações. Os MEAs produzidos apresentaram desempenho de até 712 mA.cm-2 a 600 mV para MEAs de 25 cm2 e o custo para produção de MEAs de 247,86 cm2 capazes de gerar 1 kW de energia foi estimado em R$ 13.939,45, considerando custo de equipamentos, materiais e mão de obra. / Energy is a resource that presents historical trend of growth in demand. Projections indicate that future energy needs will require a massive use of hydrogen as fuel. The use of systems based on the use of proton exchange membrane fuel cell (PEMFC) has features that allow its application for stationary applications, automotive and portable power generation. The use of hydrogen as fuel for PEMFC has the advantage low pollutants emission, when compared to fossil fuels. For the reactions in a PEMFC is necessary to build membrane electrode assembly (MEA). And the production of MEAs and its materials are relevant to the final cost of kW of power generated by systems of fuel cell. This represent currently a technological and financial barriers to large-scale application of this technology. In this work a process of MEAs fabrication were developed that showed high reproducibility, rapidity and low cost by sieve printing. The process of sieve printing and the ink composition as a precursor to the catalyst layer were developed, which allow the preparation of electrodes for MEAs fabrication with the implementation of the exact catalyst loading, 0.6 milligrams of platinum per square centimeters (mgPt.cm-2) suitable for cathodes and 0.4 mgPt.cm-2 for anode in only one application step per electrode. The ink was developed, produced, characterized and used with similar characteristics to ink of sieve printing build for other applications. The MEAs produced had a performance of up to 712 mA.cm-2 by 600 mV to 25 cm2 MEA area. The MEA cost production for MEAs of 247.86 cm2, that can generate 1 kilowatt of energy was estimated to US$ 7,744.14 including cost of equipment, materials and labor.

Nesse trabalho, é estudado o emprego de uma técnica de especificação de condições de contorno em geometrias complexas e/ou móveis conhecida por fronteiras imersas ou immersed boundaries. É dada uma visão introdutória da técnica de fronteiras imersas, onde o conceito é explicado com uma visão geral do problema. Também é abordado um breve histórico dessa técnica, através do comentário de alguns trabalhos pioneiros e relevantes sobre o assunto. As equações de Navier-Stokes são colocadas em conjunto com as hipóteses de modelamento do fluido utilizadas e com as relações constitutivas adotadas. São comentados também os processos de média e adimensionalização adotados, bem como as modificações nas equações originais para inclusão dos termos de fronteiras imersas. Por fim, é apresentada a formulação do termo de força de superfície, que completa a formulação empregada. São abordados os métodos de discretização temporal e espacial com ênfase no algoritmo utilizado para a discretização das equações de Euler: o método upwind de Steger e Warming. São comentadas também a implementação de condições de contorno não reflexivas em fronteiras remotas, e a implementação do método de fronteiras imersas. Também é apresentado o esquema de multi-malhas empregado. Uma série de problemas modelo é utilizada para comprovar a correta implementação numérica da formulação apresentada. São apresentados e comentados os resultados obtidos com o código validado para o escoamento subsônico a Mach 0,40 sobre um aerofólio NACA 0012 com ângulo de ataque nulo e número de Reynolds de 105. É demonstrada a relação entre a necessidade de refinamento de malha e a espessura da camada limite. Conseqüentemente, são apresentadas as dificuldades na aplicação do método de fronteiras imersas para problemas com números de Reynolds mais elevados em conjunto com sugestões para novas abordagens do tema.

The objective of the present research work consists in studying complex aerodynamic flows about typical aerospace configuration, in which turbulence effects play a fundamental role. Such study is performed with an available computational tool that is being developed at CTA/IAE. This is a finite-volume code for unstructured 3-D meshes that solves the compressible Reynolds-averaged Navier-Stokes equations. Turbulence effects are added to this numerical tool through turbulence models. Similar work had already been initiated by the author in his master thesis at ITA with less advanced model in that context. Turbulence effects are critical for complex aerospace configurations, such as supercritical or high-lift aerofoils, or space vehicles at atmospheric transonic or supersonic flight, and less advanced turbulence models fail to adequately describe such flows. The investment in more complex turbulence models, such as {em nonlinear} eddy viscosity and Reynolds-stress transport closures, is of fundamental importance to better capture such flows, which are very important in the context of the developments within the aerospace area at CTA/IAE and Embraer. Furthermore, in order to allow for a robust and efficient numerical framework, effort is also driven towards convergence acceleration techniques such as multigrid and variable time stepping procedures, as well as convective flux computation schemes suitable for boundary layer and shocked flows. These flux schemes must be robust and accurate even for highly stretched meshes that support these flow phenomena at reasonable computational costs. The validation of these new implementations, for the applications of interest, is performed by comparison of numerical results with experimental or theoretical data for several flow cases. Flows involving laminar boundary layers and shock waves are used to assess the quality of the convective flux computation schemes. Traditional turbulent-flow validation cases, such as the turbulent boundary layers over a flat plate or within a parallel-wall channel, are considered to address the level of physical representativeness of the chosen models. Finally, typical aerospace flows are evaluated with the best numerical settings resulting from the previously mentioned efforts. Such cases involve transonic and high-lift aerofoils, and transonic and supersonic flows about a space vehicle. In general, good agreement of numerical results with the reference data is obtained.