Neste trabalho foi desenvolvido um eletrólito à base de resina hidrocarbônica sulfonada e membrana de celulose para uso em célula a combustível (FC) para produção de energia. O eletrólito foi obtido pela sulfonação da resina indeno-estireno com sulfato de acetila, variando-se o grau de sulfonação (GS) de 20 a 60%, sendo os grupos sulfônicos da resina responsáveis pelo transporte de prótons do ânodo para o cátodo. A membrana de celulose foi preparada a partir da decantação de fibras de celulose suspensas em coluna d’água utilizando-se vácuo, sendo estas tratadas com etanol. A resina sulfonada foi avaliada quanto ao GS, solubilidade em água e condutividade em solução. A resina tal qual e sulfonada e a membrana de celulose foram caracterizadas quanto ao comportamento térmico por DSC e TGA. O eletrólito impregnado na membrana de celulose foi avaliado em protótipo de FC untária tipo PEM. Quanto maior o GS da resina maior a sua solubilidade em água e condutividade iônica. A inserção de grupos sulfônicos na resina aumenta a temperatura de transição vítrea do polímero ou o ponto de amolecimento da resina sulfonada. O eletrólito que apresentou melhor desempenho no protótipo de FC foi o GS44C30-MCT, preparado com resina com GS de 44%, solução aquosa de concentração de 30% e membrana de celulose tratada com etanol (MCT), cujas curvas de polarização i-V e i-P foram semelhantes às obtidas com a membrana Nafion® 117, sob mesmas condições a 80 ºC. A potência máxima e potencial de circuito aberto obtidos com o eletrólito GS44C30_MCT foram de 15,3 mW/cm² e 0,927V, respectivamente. A proposta de um eletrólito em solução suportado em uma membrana apresentou potencial de uso para uma célula tipo PEM. / In this work it was developed an electrolyte based on sulfonated resin and cellulose membrane for use in fuel cells (FC) to produce energy. The electrolyte was obtained from indene-styrene resin sulfonated with acetyl sulfate, ranging the sulfonation degree (GS) between 20 to 60%, being the sulfonic groups responsible by protons transport from anode to cathode. The cellulose membrane was prepared from decantation with vacuum of cellulose fibbers in water column, and was treated with ethanol. The sulfonated resin was evaluated as the GS, water solubility and conductivity on solution. The pristine resin, the sulfonated one and the cellulose membrane were characterized as to thermal behavior by DSC and TGA. The electrolyte impregnated in cellulose membrane was evaluated in a PEMFC prototype. The insertion of sulfonated groups on the resin increases polymer glass transition temperature or sulfonated resin softening point. The electrolyte that presented the highest performance on the FC prototype was GS44C30_MCT prepared with 44% of GS and 30% of concentration and cellulose membrane with treatment (MCT). This (i-V and i-P) polarization curves were similar to the ones obtained with Nafion® 117 membrane, in the same conditions. The maximum power and open circuit voltage with this electrolyte were 15,3 mW/cm² and 0,927 V, respectively. The proposal of an electrolyte in solution showed potential to use in a PEMFC.

SOMBRA, W. A. Desempenho de um microtrator agrícola em diferentes relações peso e potência. 2013. 55 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Agrícola) - Centro de Ciências Agrárias, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2013. / Submitted by Daniel Eduardo Alencar da Silva (dealencar.silva@gmail.com) on 2015-01-30T19:51:28Z No. of bitstreams: 1 2013_dis_wasombra.pdf: 2307635 bytes, checksum: 7a0c81bb4bbf85b76e49732462c387e5 (MD5) / Approved for entry into archive by Margareth Mesquita(margaret@ufc.br) on 2015-02-09T14:11:07Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2013_dis_wasombra.pdf: 2307635 bytes, checksum: 7a0c81bb4bbf85b76e49732462c387e5 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-02-09T14:11:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2013_dis_wasombra.pdf: 2307635 bytes, checksum: 7a0c81bb4bbf85b76e49732462c387e5 (MD5) Previous issue date: 2013 / The objective of this test is evaluate the energy performance of an agricultural microtractor Yanmar Agritech ® model NSB14S with nominal power of 10.3 kW (14 hp) under three different weight / power ratios, 0.41, 0.54 and 0,67 kN kW-1 (41, 54 e 67 kgf kW-1) in three roller surface (concrete, firm soil and soil disturbed). The assay was performed on three roller surface, a concrete track for testing agricultural machinery, agricultural soil firm track and agricultural mobilized soil track. To obtain data on energy efficiency, the microtractor was instrumented with inductive sensors in the wheels to measure the slipping wheelset, volumetric meters of fuel consumption and load cell for the workforce to the drawbar. The experimental design was used on track. In each lane were disposed the treatments with a factorial arrangement of 3x3, with 6 replicates per lane, totaling 54 experimental units, all data were subjected to analysis of variance, applied the Tukey test at 5% significance for the comparison of measurements. All statistical analyzes were performed with the aid of software ASSISTAT Version 7.6 beta (2012) by Federal University of Campina Grande. The variable displacement speed (km h-1), slipping (%), available power on drawbar (kW) and yield on the drawbar (%), showed a significant interaction, however the variables traction force on drawbar (kN), hourly fuel consumption (L h-1) and specific fuel consumption (g.kWh-1), they had a significant effect only on the variation factor roller surface. Provided that the rate weight/power 41 kW kgf-1, showed higher index of slipping and displacement speed both in mobilized surface. The fuel consumption had showed lower values on concrete surface, to specific fuel consumption the mobilized soil surface showed better energy conversion, as well as improve power on the drawbar. Yields on the drawbar are below the proposed by ASAE. / Objetivou-se com esse ensaio avaliar o desempenho energético de um microtrator agrícola Yanmar Agritech® modelo NSB14S, com potencia nominal de 10,3 kW (14 cv) submetido a três diferentes relações peso/potencia, 0,41; 0,54 e 0,67 kN kW-1 (41, 54 e 67 kgf kW-1) em três superfícies de rolamento (concreto, solo firme e solo mobilizado). O ensaio foi realizado em três superfícies de rolamento, uma pista de concreto para ensaios de maquinas agrícolas, pista de solo agrícola firme e pista de solo agrícola mobilizado. Para obtenção de dados sobre a eficiência energética, instrumentou-se o microtrator com sensores indutivos nas rodas para medir a patinagem dos rodados, medidores volumétricos de consumo de combustível e célula de carga para obtenção da força de trabalho na barra de tração. Foi utilizado o delineamento experimental em faixa. Em cada pista foram dispostos os tratamentos com um arranjo fatorial de 3x3, com 6 repetições por faixa, totalizando 54 unidades experimentais, todos os dados foram submetidos à analise de variância, aplicado o teste de Tukey a 5% de significância, para a comparação das medidas. Todas as análises estatísticas foram realizadas com o auxílio do software ASSISTAT Versão 7.6 beta (2012) da Universidade Federal de Campina Grande. As variáveis velocidade de deslocamento (km h-1), patinagem (%), potência disponível na barra de tração (kW) e rendimento na barra de tração (%),apresentaram interação significativa, entretanto as variáveis força de tração na barra (kN), consumo horário de combustível (L h-1) e consumo específico de combustível (g.kWh-1), os mesmos apresentaram efeito significativo apenas no fator de variação superfície de rolamento. Na condição de relação peso/potência 41 kgf kW-1, apresentou maiores índices de patinagem e velocidade de deslocamento ambas em superfície mobilizada. O consumo de combustível apresentou menores valores na superfície de concreto, já para consumo especifico de combustível a superfície de solo mobilizada apresentou melhor conversão energética, como também melhore força na barra de tração. Os rendimentos na barra de tração estão abaixo do proposto pela ASAE.

Células de combustível são dispositivos onde ocorre a oxidação eletroquímica de um combustível, apresentando maior eficiência, segurança e escalabilidade do que a maioria dos motores de combustão interna. A geração de hidrogênio a partir do alumínio possui a vantagem de utilizar-se metal que pode ser completamente recuperado, reciclado e reprocessado. Além disso, refugos feitos à base de alumínio tais como: latas de bebidas; peças de dispositivos eletrônicos; brinquedos; dentre outros, podem ser utilizados para geração de hidrogênio, o que incentivaria a reciclagem de materiais. A reação ocorre com a água na presença de álcalis fortes, tais como NaOH e KOH, que atuam como catalisadores, não sendo assim consumidos no processo. O objetivo principal deste trabalho é a construção de uma célula de combustível de baixa temperatura, denominada na literatura de PEMFC (Proton Exchange Membrane Fuel Cell, Célula de Combustível com Membrana de Troca de Prótons) acoplada à geração local de hidrogênio por meio da corrosão alcalina do alumínio. Foram realizados experimentos variando-se os seguintes itens: concentração dos álcalis (de 1 a 3 mol.L-1), temperatura (295 a 345 K) e forma do metal (folhas de alumínio com 0,02 mm de espessura, lâminas com 0,5 mm e com 1 mm de espessura). Nesta primeira etapa, verificou-se que a concentração e temperatura influenciam fortemente a reação. Os tempos de reação variaram desde valores próximos de 2 minutos (reação de folhas de alumínio em presença de NaOH a 3 mol.L-1 na temperatura de 325 K) até tempos da ordem de 700 minutos (em experimentos utilizando lâminas de 1 mm a 315 K em presença de KOH 1 mol.L-1). A análise de difração de raios-x juntamente com a microscopia eletrônica de varredura (MEV) confirmou a presença de hidróxido de alumínio na forma de um precipitado de gibsita sobre uma amostra metálica após reação com NaOH, possibilitando a visualização da estrutura cristalina deste precipitado. Após construção e operação do reator alumínio-água acoplado à célula de combustível, obteve-se valores de diferença de potencial máximos da ordem de 150 mV e densidade de corrente máxima próxima a 5.10-3 mA.cm-2. Estes valores encontram-se muito abaixo dos valores esperados para uma célula de combustível de hidrogênio comum (ao redor de 700 mV e 200-400 mA.cm-2, respectivamente). Um modelo transiente simplificado do sistema, baseado em balanços de massa, energia e carga elétrica, foi utilizado para a compreensão do funcionamento do dispositivo. Assim, verificou-se que uma das possíveis causas da operação estar abaixo da eficiência esperada foi devido à baixa relação estequiométrica entre oxigênio alimentado por difusão do ar e vazão de hidrogênio obtido a partir da reação entre alumínio e água. / Fuel Cells are devices where electrochemical oxidation of a fuel occurs, showing more efficiency, safety and scalability than most of the internal combustion engines. The production of hydrogen from aluminum has the advantage to utilize a metal that might be completely recovered, recycled and re-processed. Moreover, wastes made with aluminum such drink cans, pieces of electronic devices, toys, among others, are possible to be utilized to generate hydrogen, which would encourage the material recycling. The reaction occurs with the water in the presence of strong alkali like NaOH and KOH, which act as catalysts, so not being consumed in the process. The main objective of this work is the construction of a low temperature fuel cell, named in the literature as PEMFC (Proton Exchange Membrane Fuel Cell) coupled to local hydrogen generation by means of the aluminum alkaline corrosion. Experiments were conducted by varying the following items: alkali concentration (1-3 mol.L-1), temperature (295-345 K) and metal shape (0.02 mm thick aluminum foils, 0.5 mm and 1 mm thick aluminum plates). In this first step, it has been verified that the concentration and temperature strongly influence the reaction. The reaction times varied from values close to 2 minutes (aluminum foils in the presence of NaOH 3 mol.L-1 at 325 K) up to times about 700 minutes (experiments utilizing 1 mm thick plates at 315 K in the presence of KOH 1 mol.L-1). Analysis of Scanning Electron Microscopy (SEM) together with X-ray Difraction (XRD) has confirmed the presence of aluminum oxide as gibbsite precipitate on the metallic sample after reaction with NaOH, which enabled the visualization of its crystalline structure. After construction and operation of the aluminum-water reactor coupled with the fuel cell, maximum values of electrical potential about 150 mV and current density about 5.10-3 mA.cm-2 were obtained. These values are very low in comparison with the values expected for common hydrogen fuel cells (about 700 mV and 200–400 mA.cm-2, respectively). A simplified transient model was developed, based on mass, energy and electric charge balances, in order to understand the operation of the device. It has been verified that one of the possible issues of low efficiency of the operation is due to low stoichiometric ratio between oxygen fed by air diffusion and hydrogen mass flow obtained from aluminum–water reaction.

Células de combustível microbianas despertaram interesse nos últimos anos devido à aplicação em tratamento de águas, biorremediação e geração de eletricidade. Um dos organismos que tem sido estudado a fundo para a aplicação em células de combustível microbianas é a Geobacter sulfurreducens. Esta espécie de Geobacter, que gera eletricidade pela oxidação de compostos, mostrou gerar uma quantidade significativa de energia devido a múltiplos mecanismos extracelulares de transferência de elétrons através de pilis ou citocromos do tipo C. Outra espécie de Geobacter que desperta grande interesse é a Geobacter metallireducens por ser capaz de oxidar compostos aromáticos e reduzir metais nocivos solúveis (até mesmo radioativos) à forma inofensiva insolúvel. Porém, o aumento na densidade de potência destes dispositivos é essencial para que sejam competitivos com outras fontes de energia renovável. Neste trabalho foi feito o estudo da melhor configuração visando a ausência de limitações catódicas para aumento da densidade de potência nas células, o que demostrou que medidas como diminuição do tamanho no ânodo, proximidade dos eletrodos e substituição do cátodo de oxigênio por ferricianeto melhoram a desempenho da célula. Também foram feitas comparações de densidade de potência em células de combustível microbianas de culturas puras de G. metalirreducens e G. sulfurreducens e uma cocultura das duas espécies. Essa comparação demonstrou que G. metallireducens além de poder ser utilizada para biorremediação apresenta uma densidade de potência elevada, podendo ser usada também como cultura pura em células de combustível microbianas, para a produção de eletricidade. Também se pode perceber uma relação direta entre a espessura do biofilme e a potência produzida nas três células. A espécie G. metallireducens demonstrou ainda ser útil na utilização de glicerol como fonte de carbono, podendo servir como espécie remediadora para este resíduo. / Microbial fuel cells aroused interest in recent years due to the application in water treatment, bioremediation and electricity generation. One of the microorganisms that has been studied thoroughly for application in microbial fuel cells is the Geobacter sulfurreducens. This specie of Geobacter, which generates electricity by oxidizing compounds, showed generate a significant amount of energy due to multiple mechanisms of extracellular electron transfer through Pilis or c type cytochromes. Another specie of Geobacter that arouses great interest is the Geobacter metallireducens by being able to oxidize aromatic compounds and soluble reducing harmful metals to insoluble harmless. However, the increased power density of these devices is essential to be competitive with other renewable energy sources. This present work studied the best configuration aiming the absence of cathodic limitations to increasing power density of the cells. Measurements have shown that reduced anode size, location of the electrodes and replacement of oxygen by ferricyanide, improves the performance of the cells. Comparisons of power density between pure cultures of G. sulfurreducens and G. metalirreducens and a coculture of the two species were also made. This comparison showed that G. metallireducens can be used for bioremediation and also in a microbial fuel cell to produce electricity due the high power density produced. Direct relationships between the thickness of the biofilm and the power produced in the three cells have been notice. The specie G. metallireducens also showed to use glycerol as a carbon source, which may be an alternative for glycerol consumption.

Made available in DSpace on 2016-08-29T15:35:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_9759_Deise Menezes Santos.pdf: 2334562 bytes, checksum: 8b3338d2c87c0e1c8b74479775760e60 (MD5) Previous issue date: 2016-04-07 / Catalisadores binários de platina e gálio suportados em carbono foram sintetizados por decomposição térmica de precursores poliméricos para a aplicação em célula a combustível de etanol e glicerol. As caracterizações morfológicas e eletroquímicas foram feitas por: Análise Termogravimétrica, Difração de raios X, Microscopiia eletrônica de transmissão, Espectroscopia de energia dispersiva de raios X, Voltametria cíclica, Cronoaperometria, Cronopotenciometria e Teste de energia de ativação. A caracterização do material mostrou tamanhos de partícula variando de 7,2 a 18,9 nm, distribuição heterogênea das partículas sobre o carbono suporte, platina em estrutura cúbica de face centrada, formação de óxido de gálio e de liga entre platina e gálio. A aplicação dos catalisadores PtGa/C em célula a combustível de álcoois, mostrou-se promissora para etanol, mas não para glicerol, devido as baixas correntes observadas nos teste de cronoamperometria.

Submitted by Murilo Battistuzzi Martins null (mbm_martins@hotmail.com) on 2016-04-07T21:03:27Z No. of bitstreams: 1 Martins_Murilo Battistuzzi_tese final.pdf: 1506271 bytes, checksum: d91c06a9ed6301cca5cfd104f0d350da (MD5) / Approved for entry into archive by Juliano Benedito Ferreira (julianoferreira@reitoria.unesp.br) on 2016-04-08T16:41:19Z (GMT) No. of bitstreams: 1 martins_mb_me_bot.pdf: 1506271 bytes, checksum: d91c06a9ed6301cca5cfd104f0d350da (MD5) / Made available in DSpace on 2016-04-08T16:41:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 martins_mb_me_bot.pdf: 1506271 bytes, checksum: d91c06a9ed6301cca5cfd104f0d350da (MD5) Previous issue date: 2016-02-23 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / A cana-de-açúcar (Saccharum spp.) se destaca como uma das principais culturas do agronegócio brasileiro. A colheita mecanizada dessa cultura se faz necessária, atualmente, em função de leis ambientais. Com a mecanização da colheita de cana-de-açúcar, sem a necessária adaptação do canavial surgiram fatores adversos à utilização desta técnica, pelo elevado custo e baixa qualidade da colheita; porém, essas questões estão sendo estudadas e resolvidas melhorando, gradativamente, sua eficiência operacional. Este trabalho teve por objetivo avaliar o desempenho operacional e energético de uma colhedora de cana-de-açúcar variando a velocidade de deslocamento e a rotação do extrator primário e a influência dessas variáveis na qualidade da colheita, obtidas através das avaliações de perdas e impurezas vegetais após a colheita. O experimento foi conduzido em um canavial colhido sem queima prévia, sendo a cana-de-açúcar da variedade CTC 15, em seu primeiro estágio de corte e com porte classificado como ereto. O espaçamento entre fileiras foi de 1,5m e a produtividade agrícola média da cultura de 92,5 t ha-1. A colhedora de cana-de-açúcar utilizada foi a de uma linha, operando em três velocidades de deslocamento, sendo V1 (3,0 km h-1), a velocidade V2 (5,0 km h-1) e V3 (7,0 km h-1). Foram utilizadas duas rotações do extrator primário, sendo a R1 de 700rpm e R2 de 1000rpm. Quanto maior a velocidade de deslocamento da colhedora de cana-de-açúcar e a rotação do extrator primário maiores são a capacidade de campo efetiva e o consumo horário efetivo de combustível. A maior rotação do extrator primário (1000 rpm), apresenta níveis médios (4 a 6%) de impurezas vegetais, enquanto a menor rotação do extrator primário (700 rpm) levou a níveis altos (>7%). A altura de corte e os danos as soqueiras e o índice de fissura dos rebolos foram maiores em função das maiores velocidades de deslocamento da colhedora de cana-de-açúcar. / The sugarcane (Saccharum spp.) stands out as one of the main crops of Brazilian agribusiness. The mechanized harvest of sugarcane culture is necessary, now, in accordance with environmental laws. With the mechanization of sugarcane harvesting emerged adverse factors using this technique, the high cost and low quality of the harvest; however, these issues are being studied and resolved improving gradually operational efficiency. This study aimed to evaluate the operational performance and energy of a harvester sugarcane varying the travel speed and the rotation of the primary extractor, and the influence of these variables on the quality of the harvest, obtained through the evaluations of losses and impurities vegetables after harvesting. The experiment was conducted in a sugarcane harvested area without burning, and the sugarcane variety CTC 15, in its first cutting stage and postage classified as erect. The spacing between rows was 1.5 m and the average agricultural crop yield was 92,5 t ha-1. The harvester sugarcane used was one line, operating in three shift speeds, in the speed V1 (3,0 km h-1), V2 (5,0 km h-1) and V3 (7,0 km h-1). Two rotations of the primary extractor was used, R1 (700 rpm) and R2 (1000 rpm). The higher the speed of displacement of sugarcane and the rotation of the larger primary puller harvester are the effective field capacity and the actual fuel consumption per hour. The greater rotation of the primary extractor (1000 rpm), with average levels (4 to 6%) of vegetal impurities, while the smaller rotation of the primary extractor (700 rpm) led to high levels (> 7%). The cutting height of the stumps and damage and the crack of the grinding wheel index were higher due to higher travel speed of the harvester sugarcane.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:25:34Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2011-08-12Bitstream added on 2014-06-13T19:12:28Z : No. of bitstreams: 1 gentil_r_me_araiq.pdf: 2192477 bytes, checksum: 6d17fc2600cc2ac67ecbe0a8f2b7cf59 (MD5) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Nanopartículas de PtV e PtCr, de composição nominal atômica 50:50, foram preparadas utilizando o método do poliol modificado, com adição de trietilborohidreto de lítio como segundo agente redutor, e suportadas em pó de carbono. Os materiais obtidos foram caracterizados por difratometria de raios X, microscopia eletrônica de transmissão e espectroscopia de absorção de raios X dispersivos. Para o catalisador de PtV/C, os resultados mostraram que o método de síntese produziu nanopartículas com um grau de liga inferior ao nominal, tamanho de partícula pequeno (3,7 nm) e uma estreita distribuição de tamanho de partícula. Mesmo com um grau de liga em torno de 5%, o catalisador de PtV/C apresentou uma atividade para a reação de redução de oxigênio (RRO) superior ao catalisador comercial de Pt/C, sendo mais ativo tanto na ausência quanto na presença de metanol. Tratamentos térmicos em atmosfera de hidrogênio puro foram realizados em temperaturas de 150°, 200° e 300° C permitiram aumentar ligeiramente o grau de liga do catalisador de PtV/C, mas, em contrapartida, promoveram outras variações nas características físicas e eletrocatalíticas. Para elucidar as mudanças estruturais foi realizado um estudo acompanhando os tratamentos térmicos por difratometria de raios X. Os resultados deste estudo, combinados com as informações obtidas do diagrama de fases do sistema PtV, permitiram interpretar as variações nas propriedades físicas e catalíticas observadas para os materiais tratados. Para o catalisador de PtCr/C, os resultados obtidos mostraram que a rota de síntese produziu nanopartículas com um tamanho médio de cristalito similar ao do catalisador de PtV/C, mas o catalisador de PtCr/C apresentou uma incorporação de Cr a fase liga superior à incorporação de vanádio para o catalisador de PtV/C. A atividade frente... / PtV and PtCr nanoparticles of atomic nominal composition 50:50 were prepared by a modified polyol method with addition of lithium triethyl borohydride as second reducing agent, and supported on carbon powder. The materials thus prepared were characterized by X-ray diffraction, transmission electronic microscopy and dispersive X-ray absortion spectroscopy. For the PtV/C catalyst, results showed that the synthesis method adopted produced nanoparticles with an alloying degree inferior to the nominal composition, small average particle size (3.7 nm) and narrow size distribution. Despite the low V incorporation into the alloy phase (about 5%), the PtV/C catalyst exhibited a catalytic activity for the oxygen reduction reaction (ORR) higher than a commercial Pt/C sample, even in the presence of methanol. Heat treatments in pure hydrogen atmosphere carried out at 150°, 200° e 300° C, produced a slight increase in the degree of alloying and, at the same time, promoted other variations in physical and electrocatalytic properties. To elucidate the structural changes, a study of thermal treatments was made while collecting at the same time X-ray diffraction data. The results of this study, combined with the information extracted from the phase diagram of the PtV system, allow interpreting the observed changes in physical and catalytic properties for the thermally treated materials. For the PtCr/C catalyst, the results obtained showed that the synthesis method produced nanoparticles with average crystallite size similar to that observed for PtV/C, but with larger incorporation of Cr into the Pt lattice in comparison with the amount of V incorporated into the alloy in the PtV/C sample. The ORR activity of PtCr/C is slightly inferior to that of PtV/C while it showed a smaller loss of performance in the presence of methanol. A study of the effects of... (Complete abstract click electronic access below)

Made available in DSpace on 2014-11-10T11:09:58Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2014-06-05Bitstream added on 2014-11-10T11:57:26Z : No. of bitstreams: 1 000783685_20160605.pdf: 417557 bytes, checksum: a7b0b5d0342ef5b2b95ede9798577d33 (MD5) Bitstreams deleted on 2016-06-06T12:04:13Z: 000783685_20160605.pdf,. Added 1 bitstream(s) on 2016-06-06T12:05:00Z : No. of bitstreams: 1 000783685.pdf: 2427704 bytes, checksum: a17d8f00bffa113ed4ce546928b1d574 (MD5) / Este trabalho visou contribuir ao desenvolvimento de materiais com bom desempenho para a catálise da reação de redução de oxigênio, que ocorre nos cátodos de células a combustível, através do estudo da influência da composição e da nanoestrutura de nanopartículas de PtNi suportadas em carbono na atividade eletrocatalítica. Os estudos envolveram a preparação de catalisadores contendo nanopartículas de PtNi com diferentes composições pelo método do poliol modificado. Partes destes materiais foram submetidas a tratamento térmico em hidrogênio a 300ºC com o intuito de promover um aumento da incorporação de Ni na rede da Pt sem provocar severas modificações no tamanho e distribuição das nanopartículas sobre o suporte. As propriedades físicas dos materiais foram estudadas pelas técnicas de difração de raios X e microscopia eletrônica de transmissão. Os resultados mostraram que os catalisadores de PtNi têm um elevado grau de liga e boa homogeneidade de distribuição das partículas sobre o carbono suporte. As propriedades eletrônicas foram avaliadas por espectroscopia de absorção de raios X in situ. A atividade eletrocatalítica para a redução do oxigênio foi estudada utilizando-se a técnica de eletrodo de disco-anel rotatório. Em meio ácido, a presença de Ni nos catalisadores promove um aumento da vacância da banda 5d da Pt, ao tempo que o tratamento térmico provoca uma diminuição da vacância em relação aos materiais como preparados. Foi verificada uma maior atividade catalítica dos materiais de PtNi em relação à Pt. Em meio alcalino, os catalisadores que contêm Ni mostraram a banda 5d mais preenchida, provavelmente resultado da formação de óxidos de Ni. De modo geral, os catalisadores PtNi são menos ativos que a Pt em meio alcalino. A tolerância à presença de metanol foi avaliada através de comparação entre as curvas de polarização obtidas em soluções ácida e alcalina com as... / This study aimed to contribute to the development of materials with good performance for the catalysis of the oxygen reduction reaction, which occurs at the cathodes of fuel cells, by studying the influence of composition and nanostructure of carbon-supported PtNi nanoparticles on the electrocatalytic activity. The studies involved the preparation of catalysts containing PtNi nanoparticles of different compositions by the modified polyol method. Parts of these materials were submitted to a heat treatment in hydrogen at 300 °C aiming to promote an increase of the incorporation of Ni into the Pt lattice without causing severe changes on the size and distribution of particles on the support. The physical properties of the materials were evaluated by X-ray diffraction and transmission electron microscopy. The results showed that PtNi catalysts have a high degree of alloying and that particle distribution on the carbon support has good homogeneity. The electronic properties were evaluated in situ by X-ray absorption spectroscopy. The electrocatalytic activity for the oxygen reduction reaction was studied by the rotating ring disk technique. In acid medium, the presence of Ni in the catalysts causes an increase in the Pt 5d band, while the heat treatment resulted in a Pt 5d band vacancy decrease. A catalytic activity for PtNi materials higher than that of Pt was verified. In alkaline medium, the catalysts containing Ni showed a Pt 5d band more filled, probably resulting from the formation of Ni oxides. In general, Pt Ni catalysts are less active than Pt in alkaline medium. The tolerance to the presence of methanol was evaluated by comparing the polarization curves obtained in acid and alkaline solutions containing alcohol. A decrease of catalytic activity in the presence of methanol in acid medium and good tolerance in alkaline medium were observed.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Departamento de Engenharia Mecânica, 2011. / Submitted by Albânia Cézar de Melo (albania@bce.unb.br) on 2012-05-11T12:34:10Z No. of bitstreams: 1 2011_FilipeSilvaPereiraCarneiro.pdf: 4702667 bytes, checksum: 7afd42b0f654954e0ad29aa0dc2b6a42 (MD5) / Approved for entry into archive by Marília Freitas(marilia@bce.unb.br) on 2012-05-11T15:34:26Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2011_FilipeSilvaPereiraCarneiro.pdf: 4702667 bytes, checksum: 7afd42b0f654954e0ad29aa0dc2b6a42 (MD5) / Made available in DSpace on 2012-05-11T15:34:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2011_FilipeSilvaPereiraCarneiro.pdf: 4702667 bytes, checksum: 7afd42b0f654954e0ad29aa0dc2b6a42 (MD5) / O projeto descrito neste documento apresenta uma primeira abordagem ao desafio de se utilizar injeção de GNV (Gás Natural Veicular) em veículos movidos originalmente movidos à gasolina/álcool, utilizando para isso Lógica Nebulosa a fim de evitar-se cálculos complexos e a necessidade de armazenamento de mapas de correção. A estratégia empregada no projeto utiliza o tempo de injeção lido da UCE (Unidade de Controle Eletrônico) original de gasolina/álcool como base para determinar o tempo de injeção de GNV, e define uma correção baseada em Lógica Nebulosa, com sensores e o próprio tempo de injeção original como entradas e a correção sobre o tempo de injeção como saída. O desenvolvimento do projeto aconteceu em três grandes áreas: hardware, firmware e estratégia de injeção, todos sendo tratados neste documento. O hardware e o firmware foram especificados, projetados, desenvolvidos e testados, com bons resultados em todos os testes, provando sua capacidade em desempenhar as tarefas para as quais foram desenvolvidos: ler os sensores MAP, de rotação, de pressão de gás e de sonda lambda, ler o tempo de injeção original do veículo, emular os sensores MAP e de sonda lambda e atuar nos bicos injetores de GNV. A base de regras da Lógica Nebulosa foi criada a partir da observação de uma UCE de GNV comercial (previamente instalada no veículo), com o objetivo de fazer com que o projeto desenvolvido se comportasse o mais próximo possível a essa ECU. A partir de logs de campo da ECU comercial, a estratégia desenvolvida foi testada computacionalmente e esses testes apresentaram bons resultados. Resultados de campo, entretanto, mostraram a necessidade de aprofundamento do problema para que sejam promovidos alguns ajustes na Lógica Nebulosa. Os resultados atuais indicam que a base de regras deve ser desenvolvida por meio de testes de campo ao invés de simulações computacionais, como foi feito. Finalmente, a plataforma desenvolvida (hardware e firmware) foi capaz de manter o motor em funcionamento quando o tempo de injeção de GNV foi calculado a partir de uma correção fixa sobre tempo de injeção da ECU original. Portanto, a plataforma foi desenvolvida com sucesso, o que permite a experimentação de diferentes estratégias para cálculo do tempo de injeção de GNV (como foi feito com o controlador baseado em Lógica Nebulosa). ______________________________________________________________________________ ABSTRACT / The project described in this document presents a first approach to the challenge of using NGV (Natural Gas Vehicle) injection in gasoline/ethanol vehicles, by using fuzzy logic to avoid complex calculations and the need to store correction maps. The strategy employed in the project adopts the injection time read from the original ECU (Electronic Control Unit) of gasoline/alcohol as the first approach to determine the NGV injection time, and it defines a correction based on a fuzzy logic, with sensors and the original injection time itself as inputs and the correction as output. The designed project involved the design in three major areas: hardware, firmware and injection strategy, all of them being addressed by this document. The hardware and firmware have been specified, designed, developed and tested, with good results in all tests, proving their capacity to perform the tasks they have been designed for: reading MAP, rotation, gas pressure and lambda oxygen sensors, reading the original injection time, emulating MAP and lambda oxygen sensors and actuating in the NGV injector. The rule base of the fuzzy logic was created from the observation of a commercial NGV ECU (previously installed in the vehicle) in order to make the designed project to behave as close as possible to this ECU. From field logs of the commercial ECU, the designed strategy has been tested computationally, and these tests have shown good results. The field tests, however, have showed the need to delve into the problem in order to perform some adjusts in the fuzzy logic. The current results point out the idea of designing the rule base from field testing instead of the computational simulations as have been done. Finally, the developed platform (hardware and firmware) was capable to maintain the engine running when the injection time of NGV was calculated through a fixed correction in the injection time of the original ECU. Therefore, the platform has been successfully developed, which allows the experimentation of different strategies for calculating the NGV injection time (as performed with the developed fuzzy logic controller).

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Química, Programa de Pós-Graduação em Tecnologias Química e Biológica, 2017. / Submitted by Raquel Almeida (raquel.df13@gmail.com) on 2017-11-24T19:30:32Z No. of bitstreams: 1 2017_BrendaRobertadaSilveiraAraújo.pdf: 3043386 bytes, checksum: 1ccf7a5f301cdee0f651ab1e1637e6b6 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana (raquelviana@bce.unb.br) on 2018-04-25T21:40:56Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2017_BrendaRobertadaSilveiraAraújo.pdf: 3043386 bytes, checksum: 1ccf7a5f301cdee0f651ab1e1637e6b6 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-04-25T21:40:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2017_BrendaRobertadaSilveiraAraújo.pdf: 3043386 bytes, checksum: 1ccf7a5f301cdee0f651ab1e1637e6b6 (MD5) Previous issue date: 2018-04-25 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq). / O uso do glicerol como combustível é muito promissor, já que este álcool não é tóxico e possui alto ponto de ebulição (290 ºC) e uma densidade energética elevada (5 kWh kg-1). Vários estudos vêm sendo realizados aplicando-o como combustível em células a combustível alcalinas, onde pode ser oxidado na presença de catalisadores para gerar energia e produtos de oxidação com maior aplicabilidade e valor agregado. Neste trabalho foram preparados os eletrocatalisadores Pt49Ru51/C, Pt77Sn23/C, Pt75Bi25/C, Pt78Co22/C e Pt75Ni25/C e, todos com 20% de carga metálica aproximada. Os resultados deste trabalho demonstraram que PtRu e PtBi foram os eletrocatalisadores com maior potencial para a oxidação do glicerol. A presença do segundo metal promove atividades eletrocatalíticas do efeito bifuncional e eletrônico melhorando a oxidação do glicerol sem alterar o mecanismo de eletroxidação. Entretanto, favorece a formação de sais de ácidos orgânicos de três carbonos, especialmente o tartronato e glicerato de potássio, que são bastante utilizados pela indústria farmacêutica, com seletividades próximas a 80% no caso do catalisador PtRu para o primeiro sal orgânico. / The use of glycerol as fuel is very promising, since this alcohol is not toxic and possesses a high boiling point (290 ºC) and a high energy density (5 kWh kg-1). Several works have applied glycerol as fuel in alkaline fuel cells, where it can be oxidized for generating electricity and more valuable oxidation products. In this work, the electrocatalysts Pt49Ru51/C, Pt77Sn23/C, Pt75Bi25/C, Pt78Co22/C e Pt75Ni25/C were prepared, all of them with an approximate metallic loading of 20%. The results demonstrated that PtRu and PtBi were the catalysts with the highest potential for the glycerol electroxidation. The presence of the second metal promotes electrocatalytic activities of the bifunctional and electronic effect, improving glycerol oxidation without altering the electrooxidation mechanism. However, it favors the formation of three-carbon organic acid salts, especially potassium tartronate and glycerate, which are widely applied by the pharmaceutical industry, with a selectivity close to 80% in the case of the PtRu electrocatalysts for the first organic salt.