Orientador: Ivonete Ávila / Coorientador: José Antonio Perrella Balestieri / Banca: José Alexandre Matelli / Banca: Alex Mendonça Bimbato / Banca: Greta Larisa Aurora Arce Ferrufino / Banca: Délson Luiz Módulo / Resumo: A aplicação do etanol como combustível ou como aditivo misturado à gasolina é muito importante para a maioria dos países que procuram reduzir a dependência dos combustíveis fósseis e mitigar os gases de efeito estufa. O uso cada vez maior de misturas de etanol e gasolina torna cada vez mais relevante o conhecimento de suas propriedades físicas e químicas, de forma a favorecer uma melhor compreensão do efeito do teor de etanol na mistura com a gasolina no desempenho do motor. Esta tese tem por objetivo avaliar se existe, ou não, uma relação entre a energia de ativação da mistura de etanol e gasolina, obtida pelas técnicas de análise térmica, e a energia útil obtida em testes de motor. Foram utilizadas diferentes percentagem de etanol na mistura de etanol-gasolina denominadas por E0 (gasolina pura), E5 (5% v/v etanol), E10, E15, E20, E25, E30, E50 e E75. O estudo cinético foi realizado em um sistema simultâneo TG (termogravimetria) e DTA (análise térmica diferencial) com a metodologia para ensaios não isotérmicos para obter a energia de ativação. Alem de utilizar a análise do sinergismo, entre os componentes das misturas, como ferramenta para avaliar o efeito do teor de etanol na mistura com a gasolina. A energia útil dos combustíveis foi obtida nos testes de dinamômetro no motor monocilíndrico padrão de ciclo Otto com seis taxas de compressão diferentes. Na análise dos dados verificou-se que existe sinergismo nas misturas com teor de etanol entre 5% e 30%. Estas misturas tamb... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The use of ethanol as fuel or as an additive blended with gasoline is very important for most countries which aim to reduce the heavy dependence on fossil fuels and mitigate greenhouse gases emission. An increased use of ethanol and gasoline blends has placed great relevance on acquiring knowledge about their physical and chemical properties. Thus, knowledge of such properties favors a better understanding of the effect of the percentage of ethanol/gasoline blends on engine performance. This thesis aims to assess whether there is or not a relationship between the activation energy of the mixture of ethanol and gasoline, obtained by thermal analysis techniques, and the useful energy obtained in engine tests. They used different percentage of ethanol in the ethanol-gasoline blends denoted by E0 (pure gas), E5 (5% v/v ethanol), E10, E15, E20, E25, E30, E50 and E75. A kinetic study has been conducted through a simultaneous TG (thermogravimetry) and DTA (differential thermal analysis) by following the methodology of non-isothermal tests to obtain the activation energies of the tested mixtures. Was used the synergism analyze, between the components of the mixtures, as a tool to evaluate the effect of ethanol content in the gasoline mixture. The useful energy fuel was obtained by dynamometer tests to Otto cycle single cylinder standard engine with six different compression rates. In the data analysis was found that synergism exists in mixtures with ethanol content between 5% to 30%. These mixtures also showed the best power results for compression ratios of 6:1 to 7:1. The thermal analysis results showed that mixtures with low ethanol content (to 30%) exhibit higher volatility and, possibly, this characteristic improves combustion in Otto cycle engines / Doutor

Orientador: Jose Antonio Perrella Balestieri / Banca: Rubens Alves Dias / Banca: Jose Alexandre Matelli / Banca: Ricardo Dias Martins de Carvalho / Banca: Jose Rui Camargo / Resumo: A descentralização na geração de energia tem sido proposta em nível mundial para diferentes situações como forma de se alcançar maior confiabilidade de geração elétrica e melhores condições ambientais. Nesse sentido, em diversos países (o Brasil inclusive) tem sido proposta a utilização de sistemas de geração distribuída, com incentivo ao emprego de fontes renováveis de energia, sendo a microcogeração e a minigeração algumas das possibilidades tecnológicas disponíveis. Comprovar a elegibilidade econômica de uma alternativa de minigeração, utilizando métodos que permitam avaliar o custo exergoeconômico em busca de substituir tecnologias consagradas pela instalação de novas tecnologias, é objeto principal perseguido neste trabalho. A superestrutura de minicogeração analisada é composta de células-combustível e motores de combustão interna com fins de geração de energia para um condomínio multirresidencial. A Teoria do Custo Exergético (TCE) foi utilizada e avalia com precisão os custos exergoeconômicos que, aliados aos métodos financeiros orçamentários (taxa interna de retorno, valor presente líquido, tempo de retorno), permitem a demonstração da viabilidade econômica. Aliado a estes métodos, como complemento na tomada de decisão, há o estudo de otimização multitemporal, que permite a seleção de apenas um dos doze equipamentos propostos, além de indicar qual o melhor combustível a ser utilizado como fonte primária de energia. A modelagem da superestrutura demonstra também a possibilidade de comercialização dos produtos com a concessionária, permitindo tanto vender o excedente de produção quanto comprar energia elétrica em alguns momentos, respeitando as flutuações de consumo ao longo do dia e em sazonalidades distintas. É possível constatar que as células-combustível entregam... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Decentralization in power generation has been proposed worldwide for different situations as a way to achieve greater reliability of electricity generation and improved environmental conditions. Thus, in many countries (including Brazil) the use of distributed generation systems has been proposed, encouraging the use of renewable energy sources, the micro and mini-generation being some of the technological available possibilities. The main object pursued in this work is to check the eligibility of an economic mini-generation alternative based on methods to evaluate the exergoeconomic cost of replacing consecrated technologies by new technologies. The superstructure is comprised of fuel cells and internal combustion engines for the purpose of generating energy to a residential condominium. The Exergetic Cost Theory was used and accurately assess the exergoeconomic costs that, coupled with financial budgeting methods (internal rate of return, net present value and payback time), allow demonstrating the economic viability. In addition to these methods, a multi-temporal optimization method, which allows the selection of only one of the twelve proposed equipment, besides indicating the best fuel to be used as a primary energy source, was also modeled. The modeling of the superstructure also demonstrates the possibility of commercializing products with the concessionaire, allowing both sell excess production as buying electricity at times, respecting the fluctuations of consumption throughout the day and in different seasons. It can be seen that the fuel cells deliver more expensive electricity when compared with combustion engines, but these costs are equated with the delivery volume of hot water at more affordable costs. The data show that it is more advantageous to use the hydrogen-powered fuel cell to compose the... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Resumo: O aquecimento global e o agravamento da qualidade de vida da população causado principalmente pela queima de combustíveis fósseis (petróleo, diesel, gasolina), que emite milhões de toneladas de poluentes ao meio ambiente, é um dos focos principais da atualidade. Além disso, a certeza de que os combustíveis fósseis são bens esgotáveis abre margem para mais pesquisas em energias limpas, particularmente para os veículos automotores. Neste sentido tem recebido particular atenção a tecnologia de célula a combustível, que pode ser aplicada para o transporte urbano e corrobora para a melhoria da atual situação ambiental do planeta. As células a combustível surgem como tecnologias realmente promissoras para a geração de energia e embora já existam diversos protótipos e estudos no mundo, ainda são inviáveis comercialmente, fator este que pode ser contornado, com a evolução tecnológica e a possibilidade de produção em série, num futuro próximo. Dentre as diversas tecnologias hoje existentes, as células PEM (membrana de troca protônica) são as mais indicadas e fazem parte dos protótipos de veículos automotores em desenvolvimento, pois combina durabilidade, alta eficiência, tem rápido acionamento e opera em temperaturas relativamente baixas. Essa dissertação tem como objetivo a análise econômica comparando um ônibus movido com célula a combustível com um ônibus movido com motor de combustão interna. Além disso, foi calculada a eficiência ecológica para a produção do hidrogênio a partir de processos de reforma a vapor de gás natural, reforma a vapor de etanol, eletrólise por turbina eólica e eletrólise com energia de água vertida em hidroelétrica. / Abstract: The global warming is decreasing the life quality of population caused mainly by burning of fossil fuels (oil, diesel, gasoline) that emit millions of tons of pollutants to the environment. Besides, the certainty that those fossil fuels are non-renewable resources allows more researches in cleaner energy, and particularly in vehicles. This way, fuel cell has received particular attention because it can be applied in urban transport and improves the actual environmental situation of the world. The fuel cells appear like a promising technology for energy generation. Although there are a lot of prototypes and researches in the world, its commercialization is impracticable, although it can be changed over the technological evolution and an additional production, in a near future. Among several technologies in the present, the PEMFC (proton exchange membrane fuel cell) is the most appropriated and take part of prototypes of vehicles in progress, because it combines durability, high efficiency, good response at room temperatures and it works at relatively low temperatures. The purpose of this dissertation was performes an economic analysis, comparing buses moved by fuel cells and buses moved by internal combustion engine. Furthermore was developed an ecological efficiency of hydrogen produced by natural gas, ethanol, electrolyse by wind turbine and hydrogen by hydroelectric power plant. / Orientador: Júlio Santana Antunes / Coorientador: José Luz Silveira / Banca: Pedro Magalhães Sobrinho / Banca: José Rui Camargo / Mestre

Made available in DSpace on 2013-08-07T18:54:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000401642-Texto+Completo-0.pdf: 902167 bytes, checksum: cc16a52642c5b08091d85345211b2d0c (MD5) Previous issue date: 2008 / Many are the efforts of several countries to develop cleaner technologies which are utilized for minimizing the environmental impacts. In this context, the present work aims to evaluate the Carbon Dioxide (CO2) capture by chemical absorption process into Brazilian coal-fired power plants. It also pretends to verify the mitigation of this anthropogenic gas emission, which is one of the most important gases responsible for greenhouse effect. For this reason, calculation methodology of emissions was proposed. A survey of potential areas of CO2 sequestration as well as the state-of-art of the CO2 capture by chemical absorption and other techniques were studied. It was found that the levels of pollutants contained in the combustion gases are higher than those accepted for the capture system (SOx ≤ 1ppm; ≤ 20 ppm NOx and fly ash ≤ 15 mg/Nm3). The region has potential areas for geological storage, in Brazil, is the southern Santa Catarina State. In this region, is located the largest coal-fired power plant of Latin America. This power plant is responsible for 940 GgC. ano-1 emission, which corresponds to 52% of carbon emissions by coal-fired power plant in Brazil. In function of that, this region is suitable for CO2 sequestration. The capture’s system indicated for Brazilians Power Plants is chemical absorption process. However, some adaptation must be done in the current combustion process so that the proposed technical can be used. / Muitos são os esforços de diversos países em desenvolver tecnologias consideradas limpas para que o impacto ambiental das atividades desenvolvidas seja o menor possível. Neste contexto, o presente trabalho pretende contribuir avaliando a metodologia de captura do dióxido de carbono (CO2) por absorção química em usinas térmicas a carvão fóssil, verificando as potencialidades de aplicação no Brasil com o objetivo de mitigar as emissões antropogênicas deste gás, é um dos responsáveis pelo efeito estufa. Para isto, foi proposta uma metodologia para o cálculo de emissões. Foi realizado um levantamento das potencias áreas para o seqüestro de CO2, bem como um estudo da técnica de captura de CO2 por absorção química e das demais técnicas. A partir disto verificou-se que os níveis de poluentes contidos nos gases de combustão são superiores aos indicados para o sistema de captura (SOx ≤ 1ppm; NOx ≤ 20 ppm e cinzas volantes ≤ 15 mg/Nm³). O Brasil possui como área potencial para a realização do seqüestro de CO2 a região sul do estado de Santa Catarina, que possui o maior complexo termelétrico da América Latina. Este complexo emite cerca de 940 GgC. ano-¹, que corresponde a 52% das emissões de carbono pela combustão de carvão no Brasil. A região possui áreas potenciais para o armazenamento geológico. A técnica de captura a ser indicada de acordo com as condições de processo das termelétricas brasileiras é a absorção química, sendo que adaptações no sistema de combustão existente serão imprescindíveis para a adoção desta técnica.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:29:52Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2014-01-20Bitstream added on 2014-06-13T19:39:25Z : No. of bitstreams: 1 000734026.pdf: 2507837 bytes, checksum: 9051489fd3dfe386c9cd71d2fffdc5fa (MD5) / Com a crescente demanda na matriz energética global e a constante preocupação com o uso e a escassez de combustíveis fósseis,o estudo por alternativas de combustíveis mais limpos, baratos, de fácilobtenção e que conservem o meio ambiente tornou-se uma questão de interesse geral.No Brasil, o etanol à base de cana-de-açúcar é uma boa alternativa para a substituição da gasolina, visto que o país possui um território apto para ocultivo dessa cultura, mão-de-obra especializadae condições climáticas adequadas,além de ter baixas emissões de gases de efeito estufa. Para a realização deste trabalho foi utilizado um motor de ciclo Otto a gasolina, com quatro cilindros sem adaptações. Avaliou-se o desempenho do sistema, potência,tensãoe consumo específico do combustível utilizando misturas de gasolina e etanol nas seguintes proporções: E0, E5, E10, E15, E20, E30, E35, E40, E45, E50, E55, E60, E65,E70, E75, E80, E85, E90, E95 e E100. Com a crescente demanda na redução de gases nocivos ao meio ambiente, analisou-se também a quantidade de gases de exaustão expelidos pelo motor(NOx e CO2), observando uma redução na quantidade do CO2 expelido em função do aumento da concentração de etanol na mistura. Em contrapartida, a quantidade de NOx aumentou devido ao fato de a temperatura na câmera de combustão ser maior para o etanol. Como resultado observou-se que o motor-gerador fornece aproximadamente 800W de potência,o que é suficiente para permitir o funcionamento de geladeira, televisão e lâmpadas elétricas, em uma casa de pequeno porte / Due to the growing demand in the global energy mix and the constant concern about the use andthe scarcity of fossil fuels, the study of cleaner, cheaper, easy-obtaining and environment-friendlyalternative fuels has become a matter of general interest. InBrazil, the sugar-cane-based ethanol is a good alternativefor the use of gasoline, since the country hasa land fit forcultivation of this crop, skilled labor and suitable climatic conditions, and have low emissions of greenhouse gases. In this study it wasused a four-cylinder Otto-cycle engine powered by gasoline with no adjustments. It was evaluated the system performance, power, voltage, and specific fuel consumption using mixtures of gasoline and ethanol in the following proportions: E0, E5, E10, E15, E20, E30, E35, E40, E45, E50, E55, E60, E65, E70, E75, E80,E85,E90, E95 e E100. The amount of harmful exhaust gases expelled by the engine (CO2and NOx), was also analyzed, and it was observed a reduction in the amount of CO2 expelled by the enginedue tothe increase of ethanol concentration in the mixture. In contrast, the amount of NOx increased due to thefact that the temperature in the combustion chamber ishigher for ethanol. Asa result it was observed that the motor-generator provides800W of power, which is enough to allow the operation of refrigerator, television and electric bulbs in a small home

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:30:09Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2010-02-03Bitstream added on 2014-06-13T18:59:50Z : No. of bitstreams: 1 braga_lb_me_guara.pdf: 793261 bytes, checksum: d7179a6a1c19d0deb0a73a3fd4770536 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O aquecimento global e o agravamento da qualidade de vida da população causado principalmente pela queima de combustíveis fósseis (petróleo, diesel, gasolina), que emite milhões de toneladas de poluentes ao meio ambiente, é um dos focos principais da atualidade. Além disso, a certeza de que os combustíveis fósseis são bens esgotáveis abre margem para mais pesquisas em energias limpas, particularmente para os veículos automotores. Neste sentido tem recebido particular atenção a tecnologia de célula a combustível, que pode ser aplicada para o transporte urbano e corrobora para a melhoria da atual situação ambiental do planeta. As células a combustível surgem como tecnologias realmente promissoras para a geração de energia e embora já existam diversos protótipos e estudos no mundo, ainda são inviáveis comercialmente, fator este que pode ser contornado, com a evolução tecnológica e a possibilidade de produção em série, num futuro próximo. Dentre as diversas tecnologias hoje existentes, as células PEM (membrana de troca protônica) são as mais indicadas e fazem parte dos protótipos de veículos automotores em desenvolvimento, pois combina durabilidade, alta eficiência, tem rápido acionamento e opera em temperaturas relativamente baixas. Essa dissertação tem como objetivo a análise econômica comparando um ônibus movido com célula a combustível com um ônibus movido com motor de combustão interna. Além disso, foi calculada a eficiência ecológica para a produção do hidrogênio a partir de processos de reforma a vapor de gás natural, reforma a vapor de etanol, eletrólise por turbina eólica e eletrólise com energia de água vertida em hidroelétrica. / The global warming is decreasing the life quality of population caused mainly by burning of fossil fuels (oil, diesel, gasoline) that emit millions of tons of pollutants to the environment. Besides, the certainty that those fossil fuels are non-renewable resources allows more researches in cleaner energy, and particularly in vehicles. This way, fuel cell has received particular attention because it can be applied in urban transport and improves the actual environmental situation of the world. The fuel cells appear like a promising technology for energy generation. Although there are a lot of prototypes and researches in the world, its commercialization is impracticable, although it can be changed over the technological evolution and an additional production, in a near future. Among several technologies in the present, the PEMFC (proton exchange membrane fuel cell) is the most appropriated and take part of prototypes of vehicles in progress, because it combines durability, high efficiency, good response at room temperatures and it works at relatively low temperatures. The purpose of this dissertation was performes an economic analysis, comparing buses moved by fuel cells and buses moved by internal combustion engine. Furthermore was developed an ecological efficiency of hydrogen produced by natural gas, ethanol, electrolyse by wind turbine and hydrogen by hydroelectric power plant.

No presente trabalho são empregadas ferramentas de fluidodinâmica computacional (CFD) como base à criação de uma rede de reatores equivalente para o estudo de um reator de leito fluidizado borbulhante em escala piloto pertencente à CIENTEC-RS, empregado para a gaseificação de carvão das minas de Candiota-RS. Inicialmente, foram conduzidas simulações fluidodinâmicas em meio reacional gasoso (utilizando metano e ar) para análise do comportamento do escoamento no gaseificador. A partir de medições do equipamento real e dados de projeto do mesmo foi implementada no software CFX 13.0 a geometria do reator e foram realizados testes de convergência de malhas computacionais, de forma a escolher a mais apropriada para a realização das simulações em CFD. A avaliação de parâmetros como perfis de velocidade e concentrações ao longo do reator serviram para a escolha das malhas para a continuidade do estudo. Diferentes variações na geometria foram propostas, de modo a simplificá-la, reduzindo o custo computacional das simulações, porém mantendo a qualidade dos resultados. Foram, ainda, avaliados os padrões de escoamento típicos do reator, operando em fase gasosa e na presença de um leito fluidizado. De posse dos padrões de escoamentos obtidos foi proposta uma rede de reatores equivalentes – ERN (equivalent reactor network) a fim de modelar o reator da CIENTEC, empregando um modelo cinético detalhado para determinação das taxas de reação na fase gasosa. Para fins de avaliação da metodologia, conduziram-se simulações envolvendo a combustão de metano, analogamente ao estudo em CFD, e envolvendo o processo de gaseificação de carvão, com as características do obtido nas minas de Candiota. O objetivo do estudo foi avaliar os pontos cruciais no desenvolvimento de um modelo ERN e prever as características dos produtos obtidos para diferentes condições operacionais. Espera-se que este modelo seja aprimorado e usado para o melhoramento e otimização do processo, com o propósito de obter um gás de potencial energético e com características adequadas à utilização como insumo para processos carboquímicos. / In this dissertation, computational fluid dynamics (CFD) simulations were applied to develop equivalent reactor networks (ERN) for the study of a bubbling fluidized bed reactor from CIENTEC-RS, used for coal gasification. Initially, the computational geometry of the gasifier was created using the software CFX 13.0, based on field measurements and design data. Mesh convergence tests were carried out in order to choose the most appropriate for obtaining accurate solutions, using gas-phase reactions. Different variations in geometry were proposed in order to reduce the computational cost of the simulations, while maintaining the quality of the results. The simulations also evaluated the typical flow patterns of the reactor operating in the gaseous phase and in the presence of a fluidized bed. The flow patterns were used as a basis for proposing equivalent reactor networks for the CIENTEC reactor, using a detailed kinetic model to determine the reaction rates in the gas phase. For methodology evaluation purposes, simulations involving the combustion of methane were conducted, similar to the study in CFD, as well as the coal gasification process. The aim of the study was to evaluate the crucial points in the development of an ERN model and to predict the characteristics of the gaseous product streams obtained for different operating conditions. It is expected that this model can be used for the improvement and optimization of the gasification process, in order to obtain a gas with energetic potential and suitable for using it as a feedstock for carbochemical processes.

Este estudo investigou a síntese de espinélio MgAl204 (MA) por combustão em solução (SCS), a caracterização microestrutural dos pós obtidos, a sua sinterização e a sua ação inibidora da combustão de carbono. Como precursores, foram empregados o nitrato de alumínio, nitrato de magnésio e sacarose em água. A fase cristalina somente foi obtida após um tratamento térmico a 900°C do pó como-sintetizado. Os pós obtidos foram caracterizados por análise termodiferencial (ATD) e termogravimétrica (ATG), granulometria por dispersão a laser (GDL), BET para análise de área superficial, análise cristalográfica por difração de Raios X (DRX) e por espectroscopia Raman e FTIR, e a morfologia por microscopia eletrônica de varredura (MEV) e microscopia eletrônica de transmissão (MET). Os pós de MA apresentaram-se como constituídos de cristalitos nanométricos, com tamanho médio de 21,69nm (calculado via software WinFit) e 35,32nm (estimado por MET). Por análise granulométrica, constatou-se um tamanho de aglomerado médio de 8,21μm, em uma distribuição tetramodal, com uma larga distribuição de tamanho. A área superficial dos pós MA, tratados termicamente a 900°C, alcançou 17,47m²/g. Por MEV, constatou-se que esses aglomerados apresentam uma morfologia irregular, além de vazios (poros internos). Os pós de MA assim obtidos foram prensados uniaxialmente e queimados em diferentes temperaturas (1350-1650°C). Os corpos sinterizados foram caracterizados quanto às propriedades físicas (densidade aparente, absorção de água, porosidade aparente e retração linear), mecânicas (resistência à flexão 4 pontos) e quanto à microestrutura (por MEV). A maior densidade aparente obtida foi de 2,607g/cm3, para uma temperatura de 1650°C, representando uma densificação de 51%, para uma retração linear de 10,06%. A máxima resistência à flexão foi de 51,33MPa e o maior módulo de elasticidade 26,13GPa. A avaliação da ação inibidora dos pós de MA foi realizada pela sua incorporação a diferentes teores em flocos de grafite e posterior aquecimento em termobalança. Constatou-se que os pós de MA apresentaram potencial para o uso como aditivos antioxidantes de materiais à base de carbono em altas temperaturas, pois levaram à diminuição da perda de massa do grafite durante o seu aquecimento e a um aumento da temperatura onset. / This study investigated the synthesis of MgAl204 spinel (MA) by combustion in solution, microstructural characterization of the powders, the sintering process and the inhibiting action of carbon combustion. As precursors were used aluminum nitrate, magnesium nitrate and sucrose in water. The crystalline phase was obtained only after a heat treatment at 900 ° C of the as-synthesized powder. The powders were characterized by differential thermal analysis (DTA) and thermogravimetric (TGA), laser scattering for particle size, BET for analysis of surface area, crystallographic analysis by X-ray diffraction (XRD) and by Raman and FTIR spectroscopy, and morphology by scanning electron microscopy (SEM) and transmission electron microscopy (TEM). The powders were presented as consisting of nanosized crystallites with an average crystallite size of 21,69nm (calculated via Winfit software) and 35,32nm (estimated by TEM). The sieve analysis had an average agglomerate size of 8,21μm, in a tetramodal distribution with a wide size distribution. The surface area of the powders calcined at 900°C reached 17,47m²/g. By SEM, it was verified that these clusters have an irregular morphology, and voids (internal pore). The MA powders thus obtained were uniaxially pressed and fired at different temperatures (1350-1650). The powders sintered were characterized by physical properties (bulk density, water absorption, apparent porosity and linear shrinkage), mechanical (flexural strength 4 points) and the microstructure (SEM). The higher bulk density obtained was 2,607g/cm3, to a temperature of 1650 ° C, representing a densification of 51%, for a linear shrinkage of 10.06%. These ceramic samples also had the highest flexural strength (of 51,33MPa) and higher elastic modulus (26,13GPa). The evaluation of the inhibitory action of MA was held by its incorporation into different levels of graphite flakes and subsequent heating in thermobalance. It was noted that the MA powders showed potential use as antioxidant additives of carbon based materials in high temperatures that led to decreased mass loss of graphite flakes during their heating and an increase in the onset temperature.

A utilização de combustíveis fósseis é percebida, cada vez mais, de forma negativa, visto seus elevados níveis de emissão de gases de efeito estufa. Por conta disso, busca-se a ampliação do uso de combustíveis de origem renovável de forma a diminuir o impacto ambiental. Dentre esses, o etanol se destaca pelas excelentes características físico-químicas. Ao se reduzir o nível de pureza (diluição em agua) durante o processo de destilação desse combustível, obtém-se um sensível decréscimo da energia dispendida na sua produção. Isso se deve ao crescimento exponencial do consumo energético para obtenção de misturas com teor de etanol superiores à 80% v/v. Assim, a possível utilização de misturas superhidratadas, mesmo que apresentem menor poder calorífico, resultam em uma economia direta de energia no processo de obtenção. Dessa forma, esse trabalho avalia o impacto da utilização de misturas de etanol com elevadas concentrações de água em um motor monocilíndrico de testes, com volume deslocado de 0,668 L, injeção de combustível no coletor de admissão, e ignição por centelha. Inicialmente, avaliou-se via testes de bancada o efeito da substituição direta do etanol comercial por misturas com maior hidratação nos parâmetros de desempenho e emissões. Em seguida, buscou-se explorar as características anti-detonantes da água através do aumento da razão de compressão visando ao aumento de eficiência indicada do motor. Por fim, estudos numéricos foram conduzidos de forma a verificar o efeito da concentração de água sobre os valores de velocidade de chama e temperatura adiabática em uma chama livre unidimensional. Foram também determinados os valores de tempo de indução para condições de temperatura e pressão experimentais. Com isso, observou-se a possibilidade de operação com elevadas razões de compressão para maiores percentuais de água com sensível aumento da eficiência indicada e nível de emissões semelhantes ao etanol comercial. O aumento de água causou uma diminuição na velocidade de queima e na temperatura adiabática de chama, enquanto que o tempo de indução possuiu efeitos opostos dependentes da condição de operação. / The use of fossil fuels have faced several restrictions due its higher greenhouse gas emissions during the combustion process in internal combustion engines. Thus, there is an urge aiming to diversify the number of renewable fuels in order to decrease the environmental impact. Among them, ethanol is notorious, presenting excellent physico-chemical properties. Decreasing the ethanol level on ethanol-in-water mixtures after the distillation process, a lower energy expense can be achieved. This is related to the exponential growing in the energy consumption to obtain mixtures containing ethanol in water concentrations higher than 80% v/v. Therefore, the use of highly hydrated mixtures, despite the decrease in heat values, results in energy savings during its production process. This work evaluates the impact of using mixtures containing high water concentrations in a single cylinder engine, 0.668L, with port fuel injection, and spark ignition combustion. The direct replace of commercial ethanol by highly hydrated mixtures was evaluated through dynamometer tests, so performance and emissions parameters were obtained. After this, it was explored the knock resistance increase due to water addition by increasing the compression ratio, aiming at reaching higher indicated efficiency values. Finally, numerical studies were conducted in order to verify the effect of water concentration increase on laminar flame speed and adiabatic flame temperatures in a one dimensional free flame simulation software. In addition, the induction time for temperature and pressure conditions obtained from experimental results was assessed. As conclusions, the increase in water concentration enabled the use of high compression ratios resulting in higher indicated efficiency values than for commercial ethanol with the same exhaust emission concentrations. Higher water volumes resulted in lower laminar flame speeds and adiabatic flame temperatures. In addition, the induction time values presented two different behavior according to the operating conditions.

Materiais nanoestruturados são caracterizados por terem tamanho de cristalito inferior a 100 nm e apresentarem propriedades diferenciadas em relação aos materiais convencionais. A intensificação da nanotecnologia como uma área de pesquisa vem gerando grandes expectativas na ciência de materiais, tendo em vista a vasta gama de novas propriedades físicas e químicas e as potencialidades tecnológicas decorrentes dos materiais nanoestruturados. O óxido de zinco (ZnO) encontra importantes aplicações tecnológicas em borrachas e tintas industriais. As propriedades químicas e microestruturais desse óxido, por sua vez, dependem do método de síntese empregado. Este trabalho teve como objetivo principal a síntese de óxido de zinco nanoestruturado através do método de combustão em solução e sua caracterização quanto às suas características microestruturais e atividade fotocatalítica. Como combustível utilizou-se o ácido cítrico. Para tanto, foram definidas as razões combustível/oxidante a partir de cálculo termodinâmico.Os produtos da reação de síntese foram caracterizados por difração de raios X (fases cristalinas presentes e tamanho de cristalito por single line), por microscopia eletrônica de varredura (análise morfológica), pelo método Branauer, Emmet e Teller - BET (área superficial), por análises térmicas (perda de massa e endo- ou exotermia sob aquecimento), por análise granulométrica (diâmetro médio do grão);Os resultados obtidos indicam que é possível obter ZnO nanoestruturado via síntese por combustão em solução utilizando ácido cítrico como combustível nas razões combustível/oxidante investigadas. Os produtos da síntese apresentaram características microestruturais e atividade fotocatalítica diferentes em função da quantidade de combustível utilizado no processo de combustão. Verificou-se a discordância do efeito da razão combustível/oxidante observado com o que é relatado na literatura para determinadas características dos produtos de reação.O tratamento térmico dos produtos da síntese influenciou diretamente na atividade catalítica de algumas amostras, conferindo-lhe aumento da cristalinidade. / Nanostructured materials are characterized by a crystallite size below 100 nm and display different properties compared to conventional materials. The intensification of nanotechnology as a research area has generated great expectations in materials science, taking into account the wide range of new physical and chemical properties and technological potential of the resulting nanostructured materials. Zinc oxide has important technological applications in rubber and industrial paints. The chemical properties and microstructure of ZnO powder depends on the synthesis method employed. This work aimed to the synthesis of nanostructured zinc oxide by combustion method and their mircrosctrucutural characterization and photocatalytic activity. As fuel was used the citric acid. To do so, the reasons were defined fuel / oxidizer from thermodynamic calculation.The products of the reaction of synthesis were characterized by diffraction of rays-X (present crystalline phases and size of cristallite by single line), by electronic microscopy of scan (morphological analysis), by the approach Branauer, Emmet and Teller - BET (superficial area), by thermal analyses (weight loss and endo- or exotermia under heating), by granulometric analysis (medium diameter of the grain). The results obtained indicate that is possible obtain ZnO nanostructured by synthesis Combustion in solution utilizing citric acid as fuel in the reasons fuel/oxidized investigated.The products of the synthesis presented characteristics microstructured and activity photocatalytic different in function of the quantity of fuel utilized in the porcedure of combustion. There was the disagreement of the effect of the reason fuel/oxidant observed with what is related in the literature for determined characteristics of the products of reaction.The thermal treatment of the synthesis directly influenced in the catalytic activity of some samples, giving it increased crystallinity.