PEREIRA, M. S. Application of oxide nanoparticles obtained by proteic sol-gel and mechanical alloying in third generation solar cells. 2017. 111 f. Tese (Doutorado em Ciência de Materiais)-Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2017. / Submitted by Hohana Sanders (hohanasanders@hotmail.com) on 2017-09-04T11:10:34Z No. of bitstreams: 1 2017_tese_mspereira.pdf: 13402245 bytes, checksum: dd889d251f2150005d41a69d0cf73261 (MD5) / Rejected by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br), reason: Trocar arquivo pelo que enviei on 2017-09-05T17:23:42Z (GMT) / Submitted by Hohana Sanders (hohanasanders@hotmail.com) on 2017-09-06T03:47:08Z No. of bitstreams: 1 2017_tese_mspereira.pdf: 13402371 bytes, checksum: 991134ad6964927221010b9bcb4be35f (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2017-09-06T13:05:51Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2017_tese_mspereira.pdf: 13402371 bytes, checksum: 991134ad6964927221010b9bcb4be35f (MD5) / Made available in DSpace on 2017-09-06T13:05:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2017_tese_mspereira.pdf: 13402371 bytes, checksum: 991134ad6964927221010b9bcb4be35f (MD5) Previous issue date: 2017-08-01 / The development of new energy technologies is crucial to climate stability and security in the planet. Considering the current energy consumption on a global scale it becomes evident the need to develop new alternative energy sources, especially those that are preferentially renewable, clean and economical. Among the renewable energy sources currently used, solar energy is an attractive source because it is abundant and free of CO2 . Photovoltaic solar cells are just one of several ways to harness solar energy, converting it directly into electricity. Currently, traditional solar technologies have been used to a limited degree in energy production because of the high costs. However, third generation solar cells offer a potential route for large-scale solar energy deployment because they utilize materials that are abundant in nature and low cost production technologies. Commonly called excitonic solar cells, third generation photovoltaic devices encompass a wide variety of solar cells such as dye-sensitized solar cells and organic solar cells. Both offer a technically and economically reliable alternative to the current concept of photovoltaic devices based on p-n junctions. In this doctoral thesis, nanoparticles of semiconductor oxides and spinel ferrites produced by protein sol-gel and mechanical alloying were applied to dye-sensitized and organic solar cells in order to improve their efficiency and stability. Prior to their application, the nanoparticles had their thermal, structural, optical and magnetic properties characterized. Solar cells efficiency was evaluated by electrical characterization methods such as current–voltage curves and external quantum efficiency measurements, and their stability, when applicable, was studied by accelerated and real outdoor degradation tests. Nanoparticles of semiconduncting SnO2 produced by the proteic sol-gel method were successfully applied as photoanodes in dye-sensitized solar cells. The results confirmed the formation of spherical nanoparticles of rutile SnO2 with an optical absorption band in the ultraviolet region near the visible light range. The performance of the cells was found to be in line with results in the literature. Moreover, nanoparticles of Fe-doped SnO2 diluted magnetic seminconductor and CoFe2O4 spinel ferrite produced by mechanical alloying and proteic sol-gel, respectively, were applied as dopants in the active layer of organic solar cells. An improvement on photovoltaic parameters that may lead to better cell efficiency and stability was observed for devices with doped active layers. The results are indications that the addition of magnetic oxide nanoparticles in the active layer of organic solar cells has the potential to contribute to the extension of lifetime and improvement of efficiency and stability of these devices. / O desenvolvimento de novas tecnologias energéticas é crucial para a estabilidade do clima e segurança do planeta. Considerando o consumo energético atual em escala global torna-se evidente a necessidade do desenvolvimento de novas fontes alternativas de energia, especialmente aquelas que são preferencialmente renováveis, limpas e econômicas. Entre as fontes de energias renováveis usadas atualmente, a energia solar é uma fonte atraente pois é abundante e livre de CO2 . Células solares fotovoltaicas são uma das várias maneiras de aproveitar a energia solar, convertendo-a diretamente em eletricidade. Atualmente, as tecnologias solares tradicionais têm sido utilizadas num grau limitado na produção de energia devido aos custos elevados. Todavia, as células solares de terceira geração oferecem uma rota potencial para implantação de energia solar em larga escala, pois utilizam materiais abundantes na natureza e tecnologias de produção de baixo custo. Comumente denominadas células solares excitônicas, dispositivos fotovoltaicos de terceira geração englobam uma grande variedade de células solares tais como células solares sensibilizadas por corante e células solares orgânicas. Ambas apresentam uma alternativa técnica e economicamente confiável ao conceito atual de dispositivos fotovoltaicos baseados em junção p-n. Nesta tese de doutorado, nanopartículas de óxidos semicondutores e ferritas com estrutura espinélio produzidos por sol-gel proteico e moagem mecânica foram aplicadas em células solares sensibilzadas por corante e orgânicas com o intuito de melhorar sua eficiência e estabilidade. Antes da sua aplicação, as nanopartı́culas tiveram suas propriedades térmicas, estruturais, ópticas e magnéticas caracterizadas. A eficiência das células solares foi avaliada por meio de métodos de caracterização elétrica como a curva corrente-voltagem e eficiência quântica externa enquanto sua estabilidade, quando foi o caso, foi estudada por testes de degradação acelerada e em condições ambientais. Nanopartı́culas de SnO2 semicondutor produzidas pelo método sol-gel proteico foram usadas com sucesso como fotoanodo em células solares sensibilizadas por corante. Os resultados obtidos confirmaram a formação de nanopartı́culas esféricas de SnO2 com estrutura rutı́lio com banda de absorção óptica na região do ultravioleta próximo da faixa de luz visı́vel. O desempenho das células obtidas foi consistente com a literatura. Além disso, nanopartı́culas de óxido semi- condutor magnético diluı́do SnO 2 dopado com Fe e ferrita espinélio CoFe2O4 produzidas por moagem mecânica e sol-gel proteico, respectivamente, foram aplicadas como dopantes na camada ativa de células solares orgânicas. Foi observada uma melhora dos parâmetros fotovoltaicos que pode levar a uma melhor eficiência e estabilidade dos dispositivos com camada ativa dopada. Esses resultados indicam qua a adição de nanopartı́culas de óxidos magnéticos na camada ativa de células solares orgânicas tem o potencial de contribuir para a extensão do tempo de vida e melhoria da eficiência e estabilidade desses dispositivos.

O hipocampo é uma das principais estruturas relacionada aos processos de aprendizado e memória e também ao envelhecimento cerebral. Os astrócitos são células dinâmicas que mantém a homeostase cerebral, regulando sistemas de neurotransmissores, processamento da informação sináptica, metabolismo energético, liberação de fatores tróficos, defesas antioxidantes e resposta inflamatória. Considerando a relevância dessa estrutura cerebral e também a fundamental importância dos astrócitos para manutenção das condições fisiológicas do sistema nervoso central, nesse trabalho nós aprimoramos o estudo de um modelo de cultura de astrócitos hipocampais de ratos Wistar adultos (90 dias) e envelhecidos (180 dias), previamente padronizado pelo grupo. Observamos aqui a alteração da expressão dos principais marcadores gliais, em função da idade: proteína glial fibrilar ácida (GFAP), vimentina, transportadores de glutamato (GLAST e GLT-1) e enzima glutamina sintetase (GS). Além disso, também observamos alterações na liberação de GDNF, BDNF, S100B e TGF-β dependente da idade. Esses astrócitos ainda apresentaram parâmetros de estresse oxidativo/nitrosativo aumentados com o envelhecimento cerebral com simultânea disfunção mitocondrial e da enzima NADPH oxidase (NOX). Ainda em relação à homeostase redox, foram observadas disfunções nas enzimas superóxido dismutase (SOD), catalase (CAT), glutationa peroxidase (GPx) e glutationa (GSH) em função da idade. Os astrócitos maduros também desencadearam uma resposta inflamatória distinta dos astrócitos de animais neonatos com aumento dos níveis de citocinas proinflamatórias como TNF-α, IL-1β, IL-6, IL-18 e MCP-1. Os principais mecanismos associados a alterações gliais em função da idade em cultura de astrócitos hipocampais envolve as vias de sinalização NFkB, p38, Nrf-2 e HO-1. Essas vias de sinalização estão relacionadas à homeostase redox e resposta inflamatória. Esses resultados reforçam o papel dos astrócitos hipocampais como alvo para o entendimento dos mecanismos envolvendo o envelhecimento cerebral bem como desordens neurológicas relacionadas a ele. / The hippocampus is one of the structures more closely related to behavior, neurochemical and cellular alterations during aging. Astrocytes are dynamic cells that maintain brain homeostasis by regulating neurotransmitter systems, synaptic information processing, energy metabolism, release of trophic factors, antioxidant defense and inflammatory response. Considering the importance of this brain structure and also the astrocyte importance for maintenance physiological conditions of the central nervous system, in this work we have improved the study of hippocampal astrocytes culture model of adult Wistar rats (90 days) and aged (180 days), previously standardized by the group. Here we see the age-dependent changes of expression of the major glial markers: glial fibrillary acidic protein (GFAP), vimentin, glutamate transporters (GLAST and GLT-1) and glutamine synthetase (GS).The GDNF, BDNF, S100B protein and TGF-β also changed their release with age. Astrocytes showed an age-dependent increase in oxidative/nitrosative stress with significant mitochondrial and NADPH oxidase (NOX) dysfunction. Furthermore, alterations related to age in superoxide dismutase (SOD), catalase (CAT), glutathione peroxidase (GPx) activities and glutathione (GSH) levels contribute to impaired redox state. Astrocytes also displayed age-dependent inflammatory response with augment of proinflammatory cytokine levels such as TNF-α, IL-1β, IL-6, IL-18 and chemokine MCP-1. The putative mechanisms associated to age-dependent changes in glial functionality in hippocampal astrocyte cultures involve NFκB, p38, Nrf-2 and HO-1 pathways. These signaling pathways are critical to interconnect redox homeostasis and inflammatory response. These results reinforce the role of hippocampal astrocytes as target for understanding mechanisms involved in aging and age-related neurological disorders.

Made available in DSpace on 2015-07-22T20:50:11Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2011-06-29 / O Papilomavírus Bovino infecta epitélios, ocasionando tanto lesões cutâneas, geralmente benignas, como também cânceres no trato digestivo e urinário. Objetivos: Neste trabalho, foram estabelecidas culturas primárias obtidas de lesões de animais infectados por BPV com diferentes características clínicas e avaliadas as diferenças morfológicas, citogenéticas e moleculares dessas células primárias em relação às células de cultivo de animais sadios e alguns parâmetros comparado com células de cultivos temporários de linfócitos de sangue periférico. Métodos: Foram coletadas amostras de sangue e biópsias de 9 animais avaliados clinicamente como sadios, com papilomatose cutânea, papilomatose esofágica e hematúria enzoótica. Tais amostras foram analisadas histopatologicamente, citogeneticamente e submetidas à investigação de presença de sequências de DNA viral. Foram estabelecidos cultivos primários de cada grupo de amostras e realizada a caracterização morfológica, curva de crescimento e senescência, marcação de proteínas de citoesqueleto (vimentinas, citoqueratinas e actinas), adesão focal (paxilina e vinculina) e proteína do capsídeo viral L1. Resultados: Detectou-se a presença do DNA viral nas primeiras passagens dos cultivos estabelecidos assim como se observou maior número de células com alterações cromossômicas nos três grupos de animais clinicamente afetados em relação aos sadios, tanto nos cultivos primários quanto nos cultivos temporários de linfócitos de sangue periférico, destacando-se rearranjos com adições e deleções, seguidos das quebras cromatídicas e fragmentos acêntricos. As células dos grupos clinicamente afetados por BPV apresentaram marcação dupla de vimentina e citoqueratina, sugerindo um fenômeno chamado transição epitelial-mesenquimal já visto em alguns casos de cânceres. Nesses cultivos, as marcações das fibras de actina e das proteínas de adesão focal mostraram desarranjo, retração das fibras e formação de lamelipodia, provavelmente fruto da ação das proteínas virais. Também foi detectada por imunofluorescência a presença de proteína do capsídeo viral na região nuclear e perinuclear. Conclusões: A presença do DNA do vírus através das passagens, as alterações cromossômicas e a expressão da proteína viral são evidências pela primeira vez apresentadas de que os vírus mantém alguma atividade in vitro. Alterações tanto das proteínas do citoesqueleto como de adesão focal apontam para que essas mesmas células já estejam sofrendo as primeiras mudanças para um processo neoplásico. / The bovine papillomavirus is responsible for infecting epithelia causing skin lesions, usually benign, but also cancers of the digestive and urinary tract. Objectives: In this study, we evaluated the morphological, cytogenetic and molecular aspects of primary cells cultures presenting BPV DNA sequences, collected from animals with diffe rent clinical features and compared to cells from healthy animals. Methods: We collected blood samples and biopsies from healthy animals, bovines with cutaneous papillomatosis, esophageal papillomatosis, and enzootic hematuria, which were analyzed by histopathology, cytogenetics and viral DNA sequence detectio n. We established primary cultures of samples collected from each group and made the cell characterization by morphology, growth and senescence patterns, protein cytoskelet on (vimentin, cytokeratin and actin), focal adhesion (paxillin and vinculin) and vir al capsid L1 protein detection. Results: We detected the presence of viral DNA sequences in the early passages of primary cell cultures and observed a greater number o f cells with chromosomal alterations in the three groups presenting BPV DNA sequences, when compared to healthy animals, both in primary cells and blood lymphocyte cultures, being the most evident alterations the rearrangements with additions or deletions of segments, followed by the chromatid breaks and Acentric Fragments. Th e cells of the groups obtained from BPV infected lesions had showed a concomitant vimentin and cytokeratin labeling, suggesting a phenomenon identified as epithelial-m esenchymal transition often described in cancers. In these cell lines infected, the actin fibers and focal adhesion proteins showed disarray, retraction of actin fibers and a lamella r formation, probably resulting from the viral proteins action. It was also detected by immunofluorescence the presence of viral capsid L1 protein in the nuclear a nd perinuclear region. Conclusions: The presence of the virus DNA sequences through the passages, chromosomal alterations and expression of viral protein indicate, for the first time, that the virus maintains some activity in vitro . Alterations in cytoskeleton and focal adhesion proteins pointed out that these cells cultures are already suffe ring the early changes to a malign process. / TEDE / BV UNIFESP: Teses e dissertações

A questão central para a engenharia tecidual é induzir as células a recapitularem o seu fenótipo normal quando integradas a um arcabouço manufaturado. O objetivo deste trabalho foi examinar as variações na diferenciação celular do músculo liso e urotélio durante as etapas de produção de tecidos urinários in vitro. Quinze espécimes cirúrgicos geraram as culturas analisadas e os fenótipos das populações foram verificados por citometria de fluxo, imunofluorescência e expressão gênica. Houve uma associação entre o cultivo em superfícies plásticas e alterações no fenótipo de ambos os tipos celulares, os quais foram restaurados, em alguma extensão, após sua semeadura em matrizes temporárias. Enquanto o músculo liso recuperou o seu marcador contrátil, o urotélio apresentou atributos de uma camada basal. O estudo destacou como a perda da diferenciação secundária à expansão in vitro representa um desafio para a formação de neotecidos funcionais. / The key issue of tissue engineering is how to induce cells to recapitulate their normal phenotype when placed within a scaffold. The aim of this work was to examine the smooth muscle and urothelium differentiation changes during the steps of urinary tissue production in vitro. Fifteen surgical specimens generated the analyzed cultures and phenotypes of cell populations were monitored by flow cytometer, immunofluorescence and gene expression. For both cellular types, there was an association of cell culture on plastic with phenotypic changes, but they were regained to some extent after cell seeding onto scaffolds. Smooth muscle cells restored their contractile marker, while urothelium showed attributes of a basal layer. The study highlights how the loss of differentiation due to propagation of cells in vitro represents a challenge to development of full functional neotissue.

Monócitos são células hematopoiéticas com função na imunidade inata e adquirida. De acordo com o estímulo que recebem, podem se diferenciar em macrófagos e potencializar suas funções efetoras, modulando a resposta imune e participando de vários processos fisiológicos e patológicos. Os macrófagos são muito heterogêneos e capazes de assumir diferentes fenótipos em resposta aos estímulos que recebem do microambiente. Em um ambiente gorvernado por interferon gama (IFN-γ), se diferenciam em células com aumentada capacidade de apresentação de antígenos e síntese de citocinas pró-inflamatórias (macrófagos M1). Por outro lado, quando são estimulados por interleucina-4 (IL-4), eles se diferenciam em um fenótipo antagonista com atividade de reparo (macrófagos M2). Dada a importância destas células no sistema imune, é necessário desenvolver e otimizar técnicas que sirvam de ferramentas para estudar a diferenciação de macrófagos em seus perfis fenotípicos bem como seu papel em doenças humanas. Assim, o objetivo deste estudo foi padronizar e comparar dois diferentes protocolos de isolamento de monócitos descritos na literatura e analisar seu impacto sobre a diferenciação de macrófagos. Isolamos monócitos do sangue periférico de cinco indivíduos saudáveis pelas técnicas de aderência e seleção positiva. Os monócitos foram diferenciados a macrófagos com suplementação de M-CSF. Depois da indução aos perfis M1 e M2, avaliamos marcadores de superfície celular, expressão de mRNA de citocinas, secreção de quimiocinas e fagocitose. Observamos que os métodos utilizados para isolar monócitos possuem diferentes purezas, mas que monócitos isolados por ambos métodos foram capazes de ser diferenciados a macrófagos em seus perfis M1 e M2. Análises de citometria de fluxo mostraram que há uma diminuição da expressão de CD14, principalmente em macrófagos M2, e manutenção (M2) ou aumento (m1) da expressão de HLA-DR. Monócitos (CD80-CD86high) induzidos aos fenótipo M1 são caracterizados pela regulação positiva de CD80 e regulação negativa de CD86 (CD80++CD86+). O perfil M2 foi caracterizado pela expressão de CD206high e ausência de CD163- (CD206highCD163-). A expressão do mRNA revelou que IL-1β e TNF-α foram marcadores de M1 e TGF-β e CCL18 foram marcadores de M2. Além disso, quimiocinas inflamatórias como CXCL9, CXCL10 e CCL5 foram significativamente aumentadas em macrophagos M1. Macrófagos M1 e M2 são ativos e funcionais como demonstrado no ensaio de fagocitose. Embora ambos métodos utilizados para isolar monócitos tiveram purezas diferentes, ambas técnicas forneceram monócitos capazes de serem diferenciados a macrófagos. / Monocytes are hematopoietic cells with a major role in innate and adaptative immunity. According to the stimulus they receive, they can differentiate into macrophages and enhance effector functions by modulating the immune response and participating in various physiological and pathophysiological processes. Macrophages are very heterogeneous and are able to assume different phenotypes in response to the different stimuli they receive from the microenvironment. In a proinflammatory milieu ruled by interferon gamma (IFN-γ), they differentiate into cells with increased capacity to present antigens and synthesis of proinflammatory cytokines (M1 macrophages). On the other hand, when they are stimulated with interleukin 4 (IL-4), they differentiate into an antagonist phenotype with repair activity (M2 macrophages). Given the importance of these cells in the immune system, it is necessary to develop and optimize techniques that serve as useful tools for studying the differentiation of macrophages in their different phenotypic profiles as well as their roles in human diseases. In this regard, the aim of this study was to standardize and compare two different human monocyte isolation protocols described in the literature and analyze their impact on macrophage differentiation. We isolated peripheral blood monocytes from five healthy subjects by the adherence technique and positive selection. Monocytes were differentiated into macrophages with M-CSF supplementation. After M1 or M2 induction, we evaluated cell surface markers, mRNA cytokine expression, chemokine secretion and phagocytosis. We found that the methods used to isolate monocytes have different purities, but monocytes isolated from both methods were able to differentiate into the M1 and M2 profile. The monocyte and macrophage flow cytometry analysis demonstrated that CD14 decreased expression, mainly in M2 macrophages, and maintained (M2) or increased (M1) the HLA-DR expression. Monocytes (CD80-CD86high) induced to an M1 phenotype were characterized by upregulation of CD80 and down regulation of CD86. (CD80++CD86+) The M2 profile was characterized by the expression of CD206high and absence of CD163- (CD206highCD163-). The mRNA expression revealed that IL-1β and TNF-α were M1 markers and TGF-β and CCL18 were M2 markers. Further more, inflammatory chemokines as CXCL9, CXCL10 and CCL5 were significantly increased in M1 macrophages. M1 and M2 macrophages were active and functional as shown in the phagocytic assay. Although methods used for the isolation of monocytes yielded different purities, both techniques provided monocytes able to differentiate to macrophages.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnologico / Made available in DSpace on 2016-01-08T20:57:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 103922.pdf: 11229352 bytes, checksum: 262c588f3566bb00740bf6cc8e81fa96 (MD5) Previous issue date: 1996 / Desenvolveu-se um sistema produtivo completamente automatizado formado pela integração de duas células flexíveis de manufatura (FMCs) que simula a fabricação e a montagem de peças. Cada FMC foi implementada a partir da utilização de dispositivos didáticos, tais como: robôs XR4 e SCARA, esteiras transportadoras de peças e estações de montagem. A integração desses dispositivos numa célula foi feita através do controlador do robô, o qual é comandado pelo software de gerenciamento da célula (gerente FMC) ahzés do driver de comunicação desenvolvido. As características, atribuições, estrutura de execução interna e estrutura dos menus dos gerentes FMC estão detalhadamente descritos na dissertação, onde também está feita uma descrição de redes de Petri interpretadas, as quais são utilizadas nos gerentes FMC para implementação das atividades de atendimento à célula, tais como por exemplo: controlar os robôs, coordenar a seqüência das atividades a serem executadas pela célula e estabelecer a integração e o sincronismo entre as FMCs. A integração das células foi feita através de duas esteiras transportadoras, a partir da troca de informações entre os gerentes das células.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, Florianópolis, 2012 / Made available in DSpace on 2013-06-25T21:44:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 314238.pdf: 4958002 bytes, checksum: a0549314f5c9d5df3fc8192c24a52845 (MD5) / Neste trabalho foram aplicadas técnicas para processamento de cerâmica avançada para produzir células a combustível de óxido sólido planares. O processamento por tape casting foi aplicado sequencialmente usando suspensões aquosas, com Zircônia Parcialmente Estabilizada com Ítria (PSZ) como material do eletrólito. Foi desenvolvido um procedimento para obter peças planas por sinterização com uso de cargas, e foi implementado o teste eletroquímico das células em modo no-chamber. Estudou-se a integração das tecnologias de queimadores porosos com a de células a combustível, usando gás de síntese produzido por oxidação parcial de álcool. Para isso, foram feitos testes eletroquímicos em células produzidas neste trabalho com gás de síntese produzido em chama difusiva em meio poroso (no-chamber), e em células comerciais usando gás de síntese de composição similar ao produzido por um queimador poroso operado com etanol. Para as células próprias, suportadas no anodo, o teste eletroquímico no modo no-chamber foi efetuado a uma temperatura de 560°C, o potencial de circuito aberto (OCV) foi de ~800 mV, e a potência máxima (PMáx) obtida foi de 0,12 mW/cm² para uma densidade de corrente de 0,35 mA/cm². As células apresentaram alta resistência mecânica, permitindo mostrar também que o teste no-chamber é uma alternativa simples e de baixo custo para a caracterização eletroquímica. Para as células comerciais, suportadas no eletrólito, o teste eletroquímico foi feito convencionalmente, na temperatura de operação de 820°C. Quando o combustível foi 5% hidrogênio em mistura com hélio, o OCV foi de 600 mV, a PMáx foi de 21 mW/cm², para uma densidade de corrente de 69 mA/cm². Quando o combustível foi gás de síntese com 3% H2 e 2,9% CO, o OCV foi de ~500 mV, a PMáx foi de 9 mW/cm², para uma densidade de corrente de 35 mA/cm².<br> / Abstract : Advanced ceramics processing techniques were applied in this work to produce planar solid oxide fuel cells. Tape casting process was applied sequentially using aqueous suspensions, using Partially Stabilized Zirconia with Yttria (PSZ) as electrolyte material. A procedure for obtaining flat samples was developed by sintering using weights, and the electrochemical test for the cells was implemented in no-chamber mode. Integration of porous burners and fuel cell technologies was studied, using synthesis gas (syngas) produced by alcohol partial oxidation. For this, electrochemical tests were carried out for cells produced in this work with syngas produced in diffusive flame in porous media (nochamber) and commercial cells using syngas of similar composition to that produced by a porous burner operated with ethanol. For the anode-supported own cells, the electrochemical test in nochamber mode was done at 560 °C, the open circuit potential (OCV) was ~800 mV, and the maximum power (PMax) obtained was 0.12 mW/cm² for a current density of 0.35 mA/cm². The cells showed high mechanical strength, allowing also show that in the no-chamber mode is a simple and cost effective test for the electrochemical characterization. For the electrolyte-supported commercial cells, the electrochemical test was done conventionally, the operating temperature was 820 °C. When the fuel was 5% hydrogen in a mixture with helium, the OCV was 600 mV, PMax was 21 mW/cm² for a current density of 69 mA/cm². When the fuel was syngas with 3.0% H2 and 2.9% CO, the OCV was ~500 mV, PMax was 9 mW/cm² for current density of 35 mA/cm².

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2012 / Made available in DSpace on 2013-06-25T23:51:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 313543.pdf: 4891365 bytes, checksum: 10294675a645e51e33c4b528a8801b78 (MD5) / O atual cenário mundial na área de energia demanda o desenvolvimento tecnológico de alternativas sustentáveis, e de menor impacto ambiental. O uso eficiente de fontes de energia renováveis para a produção de energia elétrica em sistemas descentralizados e isolados, bem como para o setor de mobilidade, destaca-se como um ingrediente capaz de mitigar a agressão ambiental dos sistemas de energia. A célula a combustível é um dispositivo eletroquímico que converte diretamente a energia interna de ligação química de combustíveis em energia elétrica e calor com alta eficiência global, ausência de ruído e emissões. O elevado custo de desenvolvimento destes sistemas sugere que estratégias que combinem medições e previsões teóricas apresentem a maior chance de atingir os desenvolvimentos necessários. O principal objetivo da presente tese é desenvolver uma teoria para o transporte de massa em uma célula a combustível tipo PEM a partir de uma análise fenomenológica com base nos fundamentos do transporte de massa multicomponente, multifásico em meios porosos. O modelo tem por objetivo prever o comportamento do transporte elétrico e de massa com uma formulação adequada. Para este fim, foram revisadas as escalas de comprimento característicos dos diferentes componentes e fenómenos dentro da célula a combustível visando determinar as relações entre os processos termodinâmicos, eléctricos e eletroquímicos em uma célula de combustível tipo PEM. Foi revisada a grande quantidade de informações sobre teoria, modelagem e simulação da célula a combustível tipo PEM, a fim de classificar os diferentes modelos, ressaltar sua aplicabilidade e definir as necessidades de melhoria. A curva de polarização de um sistema de célula de combustível foi medida com o objetivo de identificar os fenómenos que controlam o transporte e a fenomenologia química, avaliar a aplicabilidade dos modelos globais disponíveis e determinar a ordem de grandeza dos parâmetros característicos globais da operação da célula de combustível. Então, foram revisadas as teorias fundamentais de transporte de massa e carga em duas fases, em fluxo multicomponente em meios porosos, focando na base do continuo e da termodinâmica para o tratamento de Maxwell-Stefan do transporte de massa. Finalmente, foi proposto um modelo fenomenológico geral para transferência de massa e carga aplicável às células a combustível tipo PEM. O modelo foi comparado com outros modelos da literatura e alguns problemas mais simples fundamentais foram resolvidos.<br> / Abstract : The present world energy scenario requires the development of alternative and sustainable energy sources and conversion systems that also result in an overall smaller impact in the environment. The efficient use of renewable energy sources for the production of electrical power in decentralized and isolated systems, as well as for the mobility sector, stands out as a possible ingredient to mitigate the environmental aggression from energy systems. Fuel cells are electrochemical devices that convert internal energy of chemical bond in electricity and heat power in an efficient, noiseless and lower emissions form. The relative high cost of system development suggests that a combined measurement, theoretical and simulation effort is the way to achieve the required breakthroughs. The main objective of the present thesis is to develop a theory for mass transport in a PEM fuel cell from a phenomenological analysis based on the fundamentals of the multicomponent, multiphase mass transport in porous media. The model aims at predicting the electric and mass transport behaviors with a formulation suitable for solution with current computational resources. To this end, the characteristic length scales of the different components and phenomena within the fuel cell were revised aiming at determining the relations between thermodynamic, electric and electrochemical processes in a PEM fuel cell. The vast amount of information on PEM fuel cell theory, modeling and simulation was reviewed with a view to classify the different models, point out their applicability and define the needs for further improvements. The polarization curve for a fuel cell system was measured with the purpose of identifying the controlling transport and chemical phenomena, assess the applicability of the available lumped models and to determine the orders of magnitude of global parameters characteristic of the fuel cell operation. Then, the fundamental theories of mass and charge transport in two-phase, multicomponent flow in porous media were reviewed, focusing on the continuum and thermodynamic basis for the Maxwell-Stefan treatment of mass transport. Finally, a general phenomenological model for mass and charge transfer applicable to PEM fuel cells was proposed, compared to other models from the literature and a few simpler fundamental problems were solved.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2013 / Made available in DSpace on 2013-12-05T21:23:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 319746.pdf: 1244982 bytes, checksum: 8064efbd795154d4f2ceba297dcf0733 (MD5) / Modelos matemáticos tem sido desenvolvidos visando o auxílio no diagnóstico e tratamento de diversos tipos de câncer. No caso de melanomas, estes modelos podem auxiliar a programação de cirurgia para remoção. Nestas cirurgias, há criação de um ambiente inflamatório, o que pode favorecer a migração celular, devido à presença de Fator de Necrose Tumoral-a (TNF-a), aumentando as chances de reincidência do câncer e desenvolvimento de metástases. Neste trabalho, três diferentes modelos matemáticos foram utilizados para modelar a migração de células de melanoma in vitro, em controle e tratadas com TNF-a. O primeiro é um modelo baseado em difusão pela Lei de Fick. Foi observada uma diferença entre os valores de coeficiente de difusão de células de câncer utilizados em modelos matemáticos (0,01 - 1 mm2 dia-1 aproximadamente) e obtidos experimentalmente (50 - 80 mm2 dia-1 aproximadamente). Uma explicação seria estes modelos não considerarem, a princípio, a migração coletiva de células. O segundo foi um modelo contínuo elástico, desenvolvido com base em aspectos da migração coletiva. Matematicamente os resultados foram satisfatórios, com coeficiente de determinação superior a 0,89 para os dois casos, porém eles sugerem que a migração celular diminui com o aumento da adesão célula-superfície, o que não está de acordo com resultados de trabalhos experimentais da área. No terceiro, foi proposta uma mudança no modelo contínuo elástico, para permitir uma taxa de proliferação variável no tempo. Mais uma vez, os resultados foram matematicamente satisfatórios, mas biologicamente diferente do esperado. Os resultados sugerem novamente que a migração celular diminui com o aumento da adesão célula-superfície e que a força criada pela formação de pseudópodes teria sentido contrário à migração. Sendo assim, conclui-se que estes resultados ocorrem devido ao equacionamento e propõe-se um estudo mais aprofundado da influência da constante de adesão nos resultados, para futura proposta de alteração do modelo contínuo elástico <br>

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Agrárias. Programa de Pós-Graduação em Recursos Genéticos Vegetais, Florianópolis, 2013 / Made available in DSpace on 2013-12-05T23:19:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 317844.pdf: 2129065 bytes, checksum: 5016a5fec1b8983b865c3111ff0005e3 (MD5) Previous issue date: 2013 / A pupunha (Bactris gasipaes Kunth) é uma palmeira nativa da Amazônia, pertencente à família Arecaceae, sendo considerada uma árvore multi-propósito e desempenha um papel importante como um componente de agrossistemas. A produção de frutos e palmito para o mercado nacional são um dos seus usos mais importantes. Ela se tornou uma alternativa para a produção de palmito cultivado, apresentando diversas vantagens comparativamente a outras espécies de palmeiras (ex.: Euterpe edulis e E. oleracea) usadas para produção deste produto, tais como um curto ciclo de vida, presença de ramificações, níveis mais elevados de açúcares. Além disso, esta palmeira apresenta baixas concentrações das enzimas peroxidases e polifenoloxidase, permitindo o comércio in natura sem que haja oxidação do produto. O desenvolvimento de protocolos de regeneração in vitro se configura como uma eficiente ferramenta de apoio à conservação e programas de melhoramento genético da espécie. Entre as várias técnicas disponíveis, a embriogênese somática oferece vantagens como a produção automatizada em grande escala, com culturas cíclicas, e estabilidade genética das plântulas regeneradas. O Sistema de Imersão Temporária (SIT) é relevante para a ampliação ou melhoria de protocolos de regeneração in vitro e também abre possibilidades para automatizar algumas fases da cultura. Além disso, a embriogênese somática pode ser acoplada a programas de conservação por meio, por exemplo, da criopreservação de embriões somáticos. Sabe-se que o pool de genes da pupunha cultivada e selvagem é rico em diversidade, porém, esta sujeito à erosão genética, necessitando de urgente desenvolvimento de estratégias eficientes de conservação de germoplasma à longo prazo, sendo a criopreservação a estratégia mais adequada para este fim. A criopreservação é definida como a conservação de material biológico em temperaturas ultrabaixas (-196°C ou -150°C) e duas técnicas, vitrificação e vitrificação-droplet, estão sendo amplamente utilizadas para diversas espécies, sendo que as duas objetivam a obtenção de um estado vítreo de líquidos celulares, obtida por concentrações suficientemente altas de solutos (crioprotetores) e resfriamento rápido. Entretanto, a capacidade de recrescimento e estabilidade genética em plantas criopreservadas estão associadas a mudanças no DNA global celular, pricipalmente em nível epigenético, alterando o padrão de metilação global do DNA celular. Além disso, um aspecto crítico para se obter um protocolo de criopreservação de uma determinada espécie é diminuir a injuria na ultraestrutura da célula, que normalmente é causada pela técnica, e análises ultraestruturais e epigenéticas durante as etapas do protocolo de criopreservação se tornam importantes para aprimoramento destas técnicas. Considerando os aspectos supramencionados, o objetivo geral deste trabalho foi o de otimizar o protocolo de embriogênese somática para pupunha utilizando SIT nas diferentes fases deste, bem como desenvolver um protocolo para a criopreservação de embriões somáticos desta espécie, elucidando aspectos ultraestruturais e epigenéticos dos embriões somáticos submetidos a estas técnicas. A primeira parte do trabalho teve como objetivo específico identificar o melhor sistema de cultivo para cada etapa do protocolo de embriogênese somática de pupunha, aliado à análise bioquímica e epigenética, bem como avaliar os efeitos do ABA no processo de maturação dos embriões somáticos. Embriões somáticos multiplicados em aparatos RITA® apresentaram os melhores parâmetros analisados, ou seja, uma multiplicação elevada com o incremento significativo de proteínas totais (4,07 mg g-1), amido (1,34 mg g-1) e atividade enzimática da álcool desidrogenase (ADH)(3,65 OD min-1 mg-1 de proteína), ligado a um baixa taxa de metilação de DNA global (27,52%), indicando um possível avanço no desenvolvimento de embriões somáticos. O ABA juntamente com o meio de cultura semi-sólido, foi importante para a maturação de embriões somáticos, ligado a uma queda na metilação global do DNA (27,28%), o que provavelmente permitiu que a expressão de proteínas essenciais para a maturação dos embriões somáticos. No passo inicial da conversão, o cultivo em placas de Petri com meio de cultura isento de fitoreguladores proporcionou o desenvolvimento de um grande número de embriões verdes (105,25) que, em seguida, quando transferidos para os aparatos RITA® resultaram em um grande número de plântulas (315,7) em um tempo curto se comparado com os outros sistemas. Na aclimatização, a sobrevivência (83,3%) e enraizamento (94,4%) foram melhores para plântulas inicialmente com 7 cm, indicando a importância do tamanho da planta nesta etapa final. A segunda parte do trabalho avaliou a dinâmica da metilação global do DNA associada com as taxas de recrescimento de embriões somáticos durante as etapas do protocolo de criopreservação pela técnica de vitrificação-droplet. Clusters de embriões somáticos (SEC), submetidos a solução de vitrificação PVS3 (Plant Vitrification Solution 3) por diferentes períodos (0, 60, 120, 180 e 240 min) apresentaram diferentes taxas de recrescimento. A maior taxa (52,4%) foi obtida em resposta à técnica de vitrificação-droplet, combinado com um tempo de incubação de 120 minutos. A dinâmica de metilação do DNA global foi afetada tanto pela solução crioprotetora quanto pela submissão ao protocolo de criopreservação. Por exemplo, a incubação de SEC em PVS3, independente do tempo, não só reduz as taxas de recrescimento, como imediatamente aumenta os níveis de metilação global do DNA em relação aos SEC multiplicados no sistema de imersão temporária (controle). Porém, SEC que foram submetidos a criopreservação e posteriormente recuperados tiveram uma maior variação nas taxas de metilação global do DNA, e a exposição de SEC em PVS3 durante 120 min foi a única que conseguiu restabelecer o padrão inicial de metilação global após 24 semanas de recrescimento. Assim, durante a criopreservação de embriões somáticos, mudanças epigenéticas causadas pela alteração do estado de metilação global do DNA podem apresentar consequências fisiológicas implicando na conservação do germoplasma dessa importante espécie de palmeira. Para estabelecer um protocolo de criopreservação adequado, a terceira parte do trabalho objetivou avaliar as características ultraestruturais de SEC de B. gasipaes submetidos a criopreservação pela técnica de vitrificação. Assim, SEC foram incubados em diferentes tempos (0, 60, 120, 180 e 240 min) na solução PVS3. Em geral, as células submetidas a esta solução apresentaram características de células viáveis associadas a um núcleo proeminente, numerosas mitocôndrias e as paredes celulares bem preservadas. Células não incubadas em PVS3 não sobreviveram após o processo criogênico, apresentando células ultraestruturalmente colapsadas. O melhor tempo de incubação para a técnica de vitrificação foi de 240 minutos, resultando numa taxa de recrescimento de 37%. Nestes casos, várias características foram indicativas de um metabolismo celular ativo, incluindo núcleos intactos e paredes de células preservadas, um grande número de mitocôndrias e corpos lipídicos, bem como a presença de muitos grânulos de amido e cromatina condensada. Assim, a análise ultraestrutural revelou que as estruturas celulares totais foram conservadas depois do tratamento criogênico aliado a solução PVS3, validando o uso da técnica de vitrificação para a criopreservação de genótipos elite de pupunha, bem como os genótipos selvagens, que possuem uma ampla base genética muito rica e que devem ser conservados. Em conclusão, o protocolo de embriogênese somática desenvolvido neste trabalho mostra uma alta eficiência para a multiplicação, maturação dos embriões somáticos e produção de plântulas de pupunha e enfatiza a importância de modificar sistemas de cultivo nas diferentes etapas do protocolo resultando em alta qualidade de embriões somáticos, encurtando o tempo e aumentando o número de plântulas no final do processo. Com relação à criopreservação dos embriões somáticos, os acréscimos nas taxas de metilação global do DNA podem explicar as altas taxas de recrescimento desses embriões somáticos e estudos adicionais podem elucidar se estas variações epigenéticas podem ser herdadas pela geração seguinte e se as mudanças de metilação global do DNA causados durante criopreservação podem influenciar nas plântulas regeneradas a partir destes embriões somáticos criopreservados. Quanto às análises estruturais associadas à criopreservação, as mesmas revelaram estruturas celulares conservadas depois do tratamento criogênico e assim validando a técnica de vitrificação para a criopreservação de genótipos de pupunha.