Ingeniero Civil Químico / Debido a la creciente demanda energética mundial, junto al agotamiento próximo del petróleo y el aumento de su precio, se haces necesario impulsar alternativas energéticas como los biocombustibles, que pueden aportar en la disminución de emisiones de gases de efecto invernadero (GEI), los que favorecen la contaminación por polución del aire y el calentamiento global. El sector industrial de Transporte demanda casi un 30% de la energía mundial, y es responsable del 27% de las emisiones de GEI. Así, los biocombustibles, en particular el biodiesel, surgen como alternativa con ventajas económicas, ambientales, y de seguridad energética entre otras. El biodiesel puede producirse a partir de diversas materias primas como aceites vegetales y grasas animales. El aceite reciclado de cocina y el de ricino, no generan controversia debido a que no tienen un fin alimenticio, como otros aceites, por lo que se incluyeron de manera de promover una mejor disposición final del primero; y favorecer el desarrollo rural en sectores provechosos en el caso del segundo. El desarrollo de sistemas expertos es una forma de promover conocimiento sobre un dominio específico; además sirve de apoyo al usuario, al no requerir de un experto - lo cual es difícil y costoso de conseguir -, y ahorra tiempo y recursos a éste, mejorando la accesibilidad al conocimiento. El proceso producción de biodiesel mediante transesterificación, se formalizó e incorporó en una herramienta para implementar sistemas expertos (Shell). El sistema experto desarrollado en la Shell NExpert consta de 47 reglas de la forma SI-ENTONCES, y contiene información para llevar a cabo el proceso de transesterificación para cada aceite mencionado, mediante vía básica (NaOH o KOH) en un solo paso. Se validó la transesterificación de aceite usado con NaOH como catalizador, obteniendo rendimientos muy cercanos (90%) a los reportados en la literatura. Por lo tanto, el sistema experto es válido para el proceso mencionado, pero queda pendiente la validación de los procesos restantes. Un usuario puede obtener suficiente información para llevar a cabo los procesos incluidos. Las proyecciones del sistema experto en su estado actual son como herramienta para fines académicos; sin embargo, puede ser ampliado a otros procesos, con otras materias primas y reactantes, y ser mejorado utilizando tecnologías de información.

Ingeniero Civil Mecánico / En un escenario en el cual el calentamiento global es un factor de riesgo importante para la población a futuro, resulta fundamental innovar tecnológicamente para obtener energía libre de emisiones contaminantes. Este contexto ha dado pie al estudio de las celdas de óxido sólido reversibles (RSOFC), dispositivos capaces de generar energía eléctrica y térmica mediante un proceso electroquímico a partir de H2 u otro combustible, y O2. Las propiedades más importantes para los componentes de las celdas son la conductividad eléctrica e iónica, junto con las propiedades mecánicas. Este trabajo de memoria comprende un estudio específico de la dureza, tenacidad, módulo de elasticidad y caracterización estructural de discos lantano-basados de estructura perovskítica de fórmula La0,6Sr0,4FeO3 en el cual el Fe es substituido en parte por Mn y Mo alterando así sus propiedades mecánicas y eléctricas. Se desarrolla una metodología para generar pequeños discos de los materiales La0,6Sr0,4FeO3, La0,6Sr0,4Mn0,1Fe0,9O3 y La0,6Sr0,4Mo0,1Fe0,9O3 y poder estudiar la variación de propiedades mecánicas con respecto al estado no dopado. Se realiza síntesis sonoquímica de reactivos para generar nanopolvos, prensado uniaxial, sinterización, pulido, limpieza y thermal etching para preparar los discos. Una vez preparados estos se realiza un análisis de difracción de rayos X (XRD), ensayo de excitación por impulso (IET), indentación y fotografía SEM para analizar las indentaciones y poder así determinar las propiedades mecánicas. Para estos efectos se utilizan equipos pertenecientes a los departamentos de Ingeniería Mecánica, Ciencia de los Materiales, Geología y Física de la Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas de la Universidad de Chile. El análisis de refracción de rayos X entrega los patrones correspondientes a las estructuras que componen los discos. Se logran identificar estas estructuras y su fase cristalina, identificando además las fases generadas en estructuras que contienen los respectivos dopantes. Para simplificar la notación se refiere a las estructuras con sus respectivas abreviaciones; LSF, LSMnF y LSMoF. Se logra apreciar que los resultados son acordes a la teoría, y se propone continuar la investigación para obtener otras propiedades del material, tales como tamaño de granos, longitud de enlace atómico, entre otros.

Ce travail de thèse s’inscrit dans un contexte de développement de nouvelles méthodes de production d’énergie. Parmi les nombreuses technologies proposées, les piles à combustible à membrane échangeuse de protons (PEMFC) sont particulièrement prometteuses. Cependant, certaines limitations subsistent quant à leur utilisation à grande échelle, notamment au niveau de leur trop courte durée de vie et du coût trop élevé des différents matériaux qui les composent. Cette thèse, inscrite dans un projet de recherche intitulé HYLIFE, a pour but de synthétiser par des méthodes plasma à pression atmosphérique des couches catalytiques et une membrane échangeuse de protons et de les caractériser dans le but d’une application en pile.Nous avons dans un premier temps utilisé une torche plasma radiofréquencée pour produire des couches catalytiques. Le traitement de l’acétylacétonate de platine (II), ou Pt(acac)2, en post-décharge a permis la formation de nanoparticules (NPs) métalliques de taille comprise entre 1 et 4 nm dans des conditions optimisées. Les espèces réactives du plasma comme les argons métastables ont été identifiés comme acteurs principaux dans la dégradation du précurseur et dans la réduction, directe ou indirecte (par formation de CO), du platine. Le greffage (renforcé ou non par un prétraitement O2 ou N2) des NPs a pu être réalisé sur différents supports carbonés et la caractérisation électrochimique des couches catalytiques a mis en évidence des performances en pile équivalentes à celles obtenues pour des électrodes commerciales et une bonne résistance à la dégradation. L’injection de H2 dans la torche plasma a permis la formation de NPs de cobalt à partir de Co(acac)2 et un phénomène de compétition entre le Pt et le Co lors de la formation de nanostructures bimétalliques a été mis en évidence.La formation de nanoparticules de platine a également été étudiée dans le cas du traitement par microplasma d’une solution méthanolique de Pt(acac)2. Du fait de sa densité électronique élevée et de ses interactions avec les éléments constitutifs du milieu comme les ligands organiques du précurseur et du solvant lui-même, le microplasma nous a permis de former des NPs métalliques de diamètre inférieur à 3 nm en absence d’agents réducteurs et stabilisant. Les mesures électrochimiques ont démontré le greffage des particules lors de l’addition d’un support carboné à la solution colloïdale et l’activité catalytique de celles-ci. Des expériences similaires ont été menées dans le cas de l’injection du précurseur sous forme de vapeur directement dans la décharge microplasma et ont permis le dépôt de nanoparticules et de films de morphologies diverses directement sur un substrat en fonction de la pression dans le réacteur, de la nature de ce substrat et du temps de dépôt.Enfin, nous avons synthétisé des membranes de polystyrène sulfoné par DBD. Nous avons montré qu’il était possible, à partir de styrène et d’acide triflique, d’obtenir des films denses et épais (plus de 50 microns) caractérisés par une bonne conservation des noyaux aromatiques et des fonctions sulfonées. La capacité d’échange a pu être vérifiée mais la conductivité protonique reste encore limitée, probablement à cause de problèmes de connexion entre les groupements échangeurs ioniques. L’activation par plasma de la réticulation d’une solution sulfonée de polystyrène-block-poly(éthylène-ran-butylène)-block-polystyrène en présence d’un agent réticulant, le vinyltriméthoxysilane, a été étudiée comme une alternative à la polymérisation plasma. Nous avons, dans ce cas, produit des membranes épaisses et conductrices ioniques avec un degré de réticulation variable en fonction du nombre de passages dans la DBD déroulante. L’imprégnation de la membrane en interaction avec la surface d’une électrode a également été brièvement étudiée et a montré des résultats encourageants concernant les contacts entre les deux matériaux. / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Tesis para optar al grado de Doctora en Ciencias de la Ingeniería, Mención Ingeniería Química y Biotecnología / La macroalga parda Macrocystis pyrifera es una especie de algas marinas que posee una amplia distribución en aguas templadas y frías tanto del hemisferio norte como sur, formando bosques productivos de alta diversidad biológica. En Chile M. pyrifera se distribuye a lo largo de la costa desde Iquique al Cabo de Hornos. La importancia comercial de esta especie se ha incrementado en la última década, especialmente en la extracción de alginato y su uso como alimento de abalones. El alga se compone principalmente de carbohidratos heterogéneos (> 50% peso seco del alga) como fucoidano, alginato y laminarina, los cuales pueden ser empleados como plataforma para la producción de variados compuestos. Además, posee compuestos polifenólicos únicos en su especie conocidos como florotaninos los cuales han sido ampliamente estudiados por sus beneficios potenciales para la salud como anti-oxidantes, anti-cáncer, anti-diabetes, anti-inflamación y anti-microbianas, entre otras. En este trabajo se estudió el diseño de un proceso de extracción de florotaninos y carbohidratos desde M. pyrifera, usando enzimas marinas en la etapa de hidrolisis de los carbohidratos. Para lo cual se procedió en un primer paso a determinar condiciones que mejoran la extracción de florotaninos desde el alga, tales como temperatura de secado del alga, parámetros de extracción e identificación de los compuestos. En una segunda etapa se optimizó la producción de enzimas carbohidrasas, alginato liasa, fucoidanasa y 1,3-β-D-glucanasa, desde microorganismos marinos asociado a la macroalga, para ser empleadas posteriormente en el pre-tratamiento enzimático de M. pyrifera. En una tercera etapa se determinó condiciones de extracción simultánea de carbohidratos y florotaninos desde el alga incorporando la etapa previa de pre-tratamiento enzimático. Finalmente, se estudió la separación de florotaninos desde el extracto final usando resinas macroporosas. La evaluación de estas etapas permitió determinar que un pre-tratamiento enzimático del alga con carbohidrasas, producidas por el hongo marino Alternaria sp, a 25°C por 36 horas a un pH 7.0 y una razón alga/extracto enzimático de 1/20, seguido por extracción alcalina de fase solida con NaOH 0.5N a 100°C por 180 min en una razón sólido/líquido de 1/20. Obteniendo un extracto con concentración final de 452 mg carbohidrato/g alga y 2.14 mg florotaninos/g alga, lo cual representa un rendimiento de extracción específico de 89.6% para carbohidratos y 21.4% para florotaninos. Posteriormente, el uso de resina XAD-16N permitió la separación del 42% de los florotaninos desde el extracto. La fracción enriquecida en florotaninos fue liofilizada presentando una concentración de 14.2 mg florotaninos/g liofilizado. / The brown macroalgae Macrocystis pyrifera is a kind of seaweed that has a wide distribution in temperate and cold waters of both the Northern and Southern hemispheres, forming productive forests of high biological diversity. In Chile M. pyrifera it is distributed along the coast from Iquique to Cape Horn. The commercial importance of this species has increased in the last decade, especially in alginate extraction and use as food abalones. M. pyrifera (>50 % of the alga dry weight) as fucoidan, laminarin and alginate, which can be used as a platform for the production of many compounds is mainly composed of heterogeneous carbohydrate. In addition, the brown seaweeds have unique polyphenolic compounds in their species known as phlorotannins which have been widely studied for their potential health benefits such as prevention of oxidative stress-mediated radical, anti-cancer, anti-diabetes, anti-inflammation and anti-microbial, among others. In this work was studied in this paper the design of an extraction process phlorotannins and carbohydrates from Macrocystis pyrifera, using marine enzymes in the hydrolysis step carbohydrates. For which we proceeded in a first step to determine the conditions that improve phlorotannins extraction from algae such as seaweed drying temperature, parameters extraction and identification of compounds. In a second stage production carbohydrate active enzymes, alginate lyase, fucoidanase and 1,3-β-D-glucanase was optimized from microorganisms associated with marine macroalgae, to be employed subsequently in the enzymatic pretreatment of M. pyrifera. In a third stage of simultaneous extraction conditions of carbohydrate and phlorotannins was determined from M. pyrifera incorporating the previous stage enzymatic pretreatment. Finally, the separation of phlorotannins was studied from the final extract using macroporous resins. Evaluation of these stages allowed to determine that an enzymatic pretreatment with carbohydrate active enzymes, alginate, fucoidanasa and 1,3-β-D-glucanase produced by the marine fungus Alternaria sp, at 25°C for 36 hours pH 7.0 and algae/enzyme extract of 1/20, followed by alkaline extraction of the solid phase with 0.5 N NaOH at 100°C for 180 min in a solid/liquid ratio of 1/20 allowed obtain a final extract with a concentration 452 mg carbohydrate/g of alga and 2.14 mg phlorotannins/g of alga, which represents a specific extraction yield of 89.6% for carbohydrates and 21.4% for phlorotannins. Subsequently, the use of macroporous resin XAD- 16N allowed separation of the 42% of phlorotannins from the extract. Finally, the enriched fraction with phlorotannins was lyophilized presenting a concentration of 14.2 mg phlorotannins/g lyophilized. / Este trabajo es financiado por una beca CONICYT para estudio de doctorado en Chile, el proyecto AKA-ERNC 0009 OPTIFU; y por el Centro Basal financiado por CONICYT CeBiB FB0001

Tesis para optar al grado de Magíster en Tributación / Grassis Bacián, Bárbara. [Parte I], Cárcamo Cáceres, Nayadet, [Parte II] / Se sabe que el propósito fundamental del Estado es la obtención del bien común. El inciso 4° del artículo 1 de la Constitución Política de la República de Chile indica que “El Estado está al servicio de la persona humana y su finalidad es promover el bien común, para lo cual debe contribuir a crear las condiciones sociales que permitan a todos y a cada uno de los integrantes de la comunidad nacional su mayor realización espiritual y material posible, con pleno respeto a los derechos y garantías que esta Constitución establece”. El Estado, en la búsqueda de tal fin, preceptúa en el inciso 3° del numeral 20° del artículo 19 de la Carta Fundamental, lo siguiente: “Los tributos que se recauden, cualquiera que sea su naturaleza, ingresarán al patrimonio de la Nación y no podrán estar afectos a un destino determinado”. Desde el punto de vista financiero, el alcance del bien común y del desarrollo de la Nación, necesita de la provisión adecuada de fondos, que permitan, a los distintos gobiernos, cumplir con los objetivos de su política fiscal, así como la mantención de las diferentes Instituciones Públicas que permiten que el Estado promueva el desarrollo de las personas. En nuestro país, cerca del 80% de los ingresos fiscales provienen de la recaudación de impuestos, registrando, en los últimos años, un permanente aumento del monto de este ítem. El Informe del Tesoro 2017, del Servicio de Tesorerías, señaló que, para dicho año, la recaudación bruta de fondos fiscales alcanzó a $ 46,6 billones. De este monto, $ 30,8 billones correspondieron a impuestos, es decir, un 66,1% del total; donde la tributación a la Renta e IVA explicaron el 98,8%: 55,2% el IVA, y 43,6% el Impuesto a la Renta). Esta partida de ingresos constituye la fuente principal de recursos para que el Estado pueda financiar los distintos estímulos económicos que estime necesarios para alcanzar el anhelado bien común, sea a través de la entrega de beneficios, o de la promoción o fomento de ciertas actividades.

Manifiesta que la calidad de biodiesel tiene relación directa con su contenido de ésteres metílicos de ácido graso. Su cuantificación de acuerdo a la norma EN-14103 se realiza al final del proceso. A diferencia de lo que ésta considera, en el presente trabajo se modifica la forma de su cuantificación; con la finalidad de aplicarla durante las diferentes etapas del proceso de producción de biodiesel, particularmente en el proceso de transesterificación de los aceites. Son tres los aspectos, motivo de modificación: 1) reemplazo del estándar interno, heptadecanoato de metilo de 10 mg/mL que se añade a cada muestra, por factores de respuesta para cada éster metílico de ácido graso, 2) los factores de respuesta son calculados a partir de las áreas obtenidas, cuando se inyecta una solución estándar que contiene una mezcla de 37 ésteres metílicos de ácido graso, y 3) los cambios introducidos no alteraron la forma de expresar los resultados finales. Estos se ajustan y son comparables a lo establecido en la norma EN-14103. En cuanto a la verificación de la exactitud y la precisión, los resultados obtenidos son comparables con aquellos reportados al aplicar la norma internacional EN-14103. Para establecer la precisión de la semicuantificación propuesta, se hicieron 12 repeticiones de la misma muestra y el grado de dispersión de los resultados fue determinado mediante el cálculo del coeficiente de variación (%C.V.) y homogeneidad de varianzas. / Tesis

L'exploitation de l'énergie solaire présente une solution alternative efficace pour limiter la consommation de l'énergie fossile et résoudre ainsi les problèmes qui en découlent notamment la pollution et le changement climatique. La dissociation de l'eau par le procédé de la photocatalyse est considérée actuellement comme une méthode innovante pour la photogénération de l'hydrogène (H₂) à partir d'une ressource non carbonée. Les photocatalyseurs classiques mis en jeu ne sont malheureusement activables que sous l'irradiation de l'ultraviolet, ce qui limite leur activité catalytique sous la lumière solaire principalement formée par le visible. Grâce à ses propriétés optiques et électroniques, le phosphore noir (BP) est caractérisé par une bonne absorption lumineuse étendue sur le visible, et même l'infrarouge proche. Ainsi, il présente un candidat potentiel pour les procédés photocatalytiques. Ce travail présente une méthode alternative pour la synthèse d'un nanocomposite à base du BP assisté par le phosphure de nickel (Ni₂P). Cette méthode est basée sur la transition de phase induite par l'éthylènediamine en présence des ions nickel (Ni²⁺) pour la formation in-situ du Ni₂P en tant que co-catalyseur à la surface du BP formé. Les résultats obtenus montrent que l'activité photocatalytique du nanocomposite avec un ratio molaire Ni/P de 3 % atteint 406,08 μmol.g⁻¹.h⁻¹, qui est 185 fois plus élevé que le matériau sans co-catalyseur. Le plus important, le photocatalyseur a montré une efficacité quantique élevée allant jusqu'à 48,45 % à 360 nm et 7,90 % à 400 nm. La caractérisation du matériau synthétisé a prouvé que cette performance photocatalytique pourrait être expliquée par l'absorption lumineuse étalée sur le visible ainsi que l'efficacité de la séparation des porteurs de charges assurée par un contact intime entre le co-catalyseur et le matériau principal. Ce contact établi par une liaison covalente permet également d'avoir une stabilité notable. La stabilité du nanocomposite développé s'est manifestée par une capacité importante de réutilisabilité, ce qui lui permettrait d'être un photocatalyseur performant pour une application pratique. / The exploitation of solar energy presents an effective and an alternative solution to limit the consumption of fossil energy and to solve the correspondent problems, particularly the pollution and the climate change. The water splitting using the photocatalysis process is considered currently as an innovative method for the photogeneration of hydrogen (H₂) from a non-carbon resource. The involved conventional photocatalysts are unfortunately activable only under ultraviolet irradiation, which limits their catalytic activity under sunlight, mainly composed of the visible spectrum. Thanks to its optical and electronic properties, black phosphorus (BP) is characterized by a good light absorption including the visible and even the near-infrared spectrum. Thus, it presents a potential candidate for photocatalytic processes. This work presents an alternative method for the synthesis of a BP-based nanocomposite assisted by nickel phosphide (Ni₂P). This method is based on the ethylenediamine-induced phase transition in the presence of nickel ions (Ni²⁺) for the in-situ growth of Ni₂P as a co-catalyst on the surface of the as-synthesized BP. The obtained results show that the photocatalytic activity of the nanocomposite with Ni/P molar ratio of 3% reached 406.08 μmol.g⁻¹.h⁻¹, which is 185 times higher than the bare material. Most importantly, the photocatalyst showed a high quantum efficiency of up to 48.45% at 360 nm and 7.90% at 400 nm. The characterization of the synthesized material proved that this photocatalytic performance could be explained by the light harvesting efficiency including the visible light as well as the charge carrier separation efficiency ensured by the intimate contact between the co-catalyst and the main material. Also, this contact established by a chemical covalent bond provides a notable stability. The stability of the developed nanocomposite is manifested by a significant capacity for reusability, which would allow it to be a powerful photocatalyst in a practical application.

En esta tesis se estudiaron las propiedades electroquímicas y la estabilidad de fases de los compuestos La1-xBaxCoO3-g con 0.0 ≤ x ≤ 1.0 para su utilización como material de cátodo. Se determinó el diagrama de fases y la estabilidad de la estructura cristalina perovskita cúbica en aire. Medidas de conductividad eléctrica, dilatometría, termogravimetría y espectroscopía de impedancia compleja se utilizaron para evaluar y relacionar las distintas propiedades con el rendimiento catódico. La muestra con x = 0.7 presentó el mejor desempeño como electrodo con un valor de resistencia de polarización de Rp = 0.065 Ωcm2 a 600 ºC, en aire, cuando se utiliza una configuración de electrodo con gradiente de composición. La estructura perovskita cúbica de las muestras del sistema La1-xBaxCoO3-g con alto contenido de Ba resultaron tener una transformación de fase hacia una estructura hexagonal a temperatura intermedia. Con el objetivo de estabilizar la estructura cristalina cúbica se realizó el reemplazo de Co por Fe en el sitio B de la perovskita. De esta manera se estudio el diagrama de fase del sistema La1-xBaxCo1-yFeyO3-g con 0.7 ≤ x ≤ 0.9 y 0.1 ≤ y ≤ 0.6. Se observó que el contenido necesario para estabilizar la fase con estructura perovskita cúbica aumenta desde y = 0.3 hasta y = 0.6 cuando el contenido de Ba aumenta desde x = 0.7 hasta x = 0.9. Sobre las muestras estabilizadas se evaluaron los coeficientes de expansión, el contenido de oxígeno y la respuesta electroquímica en función de la temperatura y la presión parcial de oxígeno. Finalmente se estudió la influencia en la Rp de la microestructura, configuración y composición del electrodo mediante el uso de las cobaltitas del sistema La1-xBaxCoO3-g con x = 0.5, 0.7 y 1.0, Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3-g y BaCo0.7Fe0.2Nb0.1O3-g y el uso de electrodos con gradientes de composición y material compuesto, con Ce0.9Gd0.1O1.95 como material de electrolito. El valor de Rp mostró mayor dependencia con la configuración del electrodo que de la composición y microestructura del material utilizado. Los menores valores de Rp se obtuvieron para las cobaltitas de La0.5Ba0.5CoO3-g y Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3-g con la configuración de electrodo con gradiente de composición, con Rp = 0.036 y 0.039 Ω cm2 a 600 ºC, en aire, respectivamente. / In this thesis, the electrochemical properties and phase stability of La1-xBaxCoO3-g system with 0.0 ≤ x ≤ 1.0 as cathode material for IT-SOFC were studied. The phase diagram and the stability of the cubic perovskite crystal structure were determined in air. Measurements of electrical conductivity, dilatometry, thermogravimetry and complex impedance spectroscopy were used to evaluate the different properties and relate with the cathode performance. The samples with x = 0.7 have shown the best performance as electrode with a polarization resistance value of Rp = 0.065 Ωcm2 at 600 °C, in air, when a graded cathode configuration was used. The cubic perovskite phases in the La1-xBaxCoO3-g system with high Ba content (x > 0.5) were found to have a phase transformation to a hexagonal structure at intermediate temperature. In order to stabilize the cubic crystal structure, the substitution of Co for Fe was performed in the B site of the perovskite. Thus the phase diagram of La1-xBaxCo1-yFeyO3-g system with 0.7 ≤ x ≤ 0.9 and 0.1 ≤ y ≤ 0.6 was studied. It was observed that the content needed to stabilize the perovskite phase with cubic structure increases from y = 0.3 to y = 0.6 when the Ba content increases from x = 0.7 to x = 0.9. The expansion coefficients, the oxygen content and the electrochemical response as a function of temperature and oxygen partial pressure were evaluated for the stable cubic perovskites. Finally, the effect of the microstructure, composition and electrode configuration on the polarization resistance of the compounds La1-xBaxCoO3-g with x = 0.5, 0.7 and 1.0, and Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3-g and BaCo0.7Fe0.2Nb0.1O3-g was studied using a graded electrode configuration with Ce0.9Gd0.1O1.95 as electrolyte. The results indicate that the electrode configuration is more important than the composition and the microstructure of the material in order to reduce the polarization resistance. The lower values of Rp were obtained for the cobaltites La0.5Ba0.5CoO3-g and Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3-g using the graded cathode electrode configuration. The values were Rp = 0.036 and 0.039 Ωcm2 at 600 °C in air, respectively.

Södra Cell Mönsterås (SCMS) är en betydande producent av pappersmassa som årligen producerar runt 750 000 ton. Vid produktion av pappersmassa så blir bark en biprodukt. Barken barkas av i renseriet och transporteras upp till barkpannan och rökgastorken via transportörsband. SCMS står inför betydande problem med dammbildning när barken byter transportband, särskilt med en höjdskillnad på 5–6 meter. Ett övertryck bildas i kanalen under övergången och alla små partiklar trycks ut och det resulterar i en dammfylld miljö.Syftet med examensarbetet är således att förklara hur dammbildning uppstår och vad det finns för risker med det. Men huvudmålet är att hitta den bästa lösningen för att minska dammbildningen runt transportörerna. Denna undersökning kommer att vara relevant för mer än bara SCMS då detta är ett problem som är vanligt förekommande i olika industrier. Med hjälp av vår forskning så kommer SCMS få en bra överblick över vad det finns för relevanta lösningar och vad det skulle kosta. Uppgiftsbeställningen kan ses i bilaga 1.Både i miljö och arbetssyfte är detta ett problem som måste lösas. Att andas in barkdamm är hälsofarligt och kan även vara cancerframkallande vid vissa trädslag. Mestadels av trädamm som vi andas in kan vår näsa stoppa, men är det nog små dammpartiklar kan de leta sig ner i lungorna.Under forskningen kontaktades relevanta industrier som har eller haft liknande problem. Studenterna kontaktade även kunnigt folk inom detta område och diskuterade olika lösningar på problemet. Resultatet av dessa kontakter var att det finns många som stött på liknande problem men inte exakt likadana, vilket gör att det inte fanns en universell lösning innan undersökningen var slutförd.Undersökningen visade att det finns många olika lösningar för att hantera dammbildningen vid omlastningsstationen på SCMS under barktransportens bandbyte. Många av dessa lösningar hade dock betydande nackdelar, såsom höga tekniska krav, höga kostnader eller för stor potentiell påverkan på processen.Slutligen kom studenterna fram till att den bästa lösningen var att leda bort dammet med en ventilationskanal till en behållare, där vattendysor sprayar ner dammet i avloppet. Denna metod påverkar barken minimalt medan den effektivt avlägsnar dammet. Dessutom var kostnaden för denna lösning rimlig, vilket gör den både säker och ekonomiskt fördelaktig. Slutkommentar från SCMS visas i bilaga 2, denna visar att studenterna har löst uppgiften på ett bra sätt. / Södra Cell Mönsterås (SCMS) is a significant producer of pulp, annually producing around 750,000 tons. In the production of pulp, bark becomes a residual product. The bark is stripped off in the cleaning plant and transported up to the bark boiler and the bark furnace via conveyor belts. SCMS faces significant problems with dust formation when the bark changes conveyor belts, especially with a height difference of 5-6 meters. An overpressure is formed in the channel during the transition, and all small particles are pushed out, resulting in a dusty environment.The purpose of the thesis is thus to explain how dust formation occurs and what risks are associated with it. However, the main goal is to find the best solution to reduce dust formation around the conveyor. This study will be relevant to more than just SCMS as this is a fairly common problem. With the help of our research, SCMS will get a good overview of relevant solutions and their costs.Both environmentally and from a work perspective, this is a problem that must be solved. Inhaling wood dust is hazardous to health and can even be carcinogenic for certain tree species. Most of the wood dust we inhale can be stopped by our nose, but if the dust particles are small enough, they can penetrate into the lungs.During the research, relevant industries that have or have had similar problems were contacted. The students also contacted knowledgeable people in this field and discussed various solutions to the problem. The result of these contacts was that many had encountered similar problems but not exactly the same, which meant that there was no universal solution until the investigation was completed.The investigation resulted in finding many different solutions for managing dust formation at SCMS during bark transport belt changes. However, many of them were found to have significant drawbacks, such as technical requirements, high costs, or too much potential impact on the process.Finally, the students concluded to use the solution where the dust is directed away through a ventilation duct to a container, where water nozzles have been installed to spray the dust down the drain. This solution was one of the solutions that affected the dust the least and effectively removed the dust. It was also reasonably priced for a safe and efficient solution.

Les piles à combustible ont un grand potentiel pour une utilisation en tant que dispositifs alternatifs de conversion d'énergie pour de nombreuses applications. Les piles à combustible PEM sont considérées comme des remplaçants potentiels du moteur à combustion interne des véhicules automobiles, en raison de leurs émissions réduites et d'une meilleure efficacité. Un catalyseur à base de Pt est nécessaire pour faciliter à la fois la réaction d'oxydation de l'hydrogène (HOR) et la réaction de réduction de l'oxygène (ORR) qui se produisent à l'anode et à la cathode d'une PEMFC, respectivement. La vitesse d'ORR est intrinsèquement très lente et est considérée comme le facteur limitant de la performance des PEMFCs. Afin de produire de l'énergie à un rythme acceptable pour les applications du monde réel, une quantité importante de catalyseur au Pt est nécessaire. Celui-ci est habituellement sous la forme de nanoparticules de platine uniformément réparties sur un matériau de support en carbone poreux (Pt/C). Le Pt est un métal noble extrêmement coûteux avec une abondance naturelle très limitée. Ainsi, la commercialisation à grande échelle de PEMFC nécessite des progrès importants dans le développement de catalyseurs à la fois pour réduire la quantité de platine et renforcer la durabilité du catalyseur. Dans ce travail de recherche, nous avons utilisé des réseaux de coordination hybrides métal composé organique (MOF) comme seul précurseur pour préparer des électrocatalyseurs pour PEMFC. En raison de leur cristallinité, de leur porosité et de leur structure hybride, ces matériaux ont un potentiel pour être appliqués comme précurseur d'électrocatalyseurs de PEMFC. La structure tridimensionnelle bien définie de ces matériaux peut produire une forte densité de sites métalliques actifs distribués uniformément à travers leur structure et disposés régulièrement. Ainsi, ils peuvent améliorer l'utilisation du catalyseur. Les groupes de liaison organiques du précurseur à base de MOF sont convertis en carbone lors de l'activation thermique, tout en maintenant le réseau poreux, ce qui conduit à des catalyseurs ayant une grande surface spécifique et des sites actifs uniformément distribués sans la nécessité d'un autre support de carbone. Des précurseurs MOF contenant du Pt et du Fe ont été synthétisés et utilisés comme le précurseur exclusif pour développer à la fois des électrocatalyseurs à base de Pt et de métaux non précieux (Fe) pour PEMFC. L'expérience construite avec des électrocatalyseurs à base de Pt a été le premier essai de mise en œuvre de métaux précieux à base de MOFs pour développer des électrocatalyseurs PEMFC. L'électrocatalyseur à base de Pt dérivé de ce précurseur contenant du Pt MOF a démontré une performance catalytique comparable à celle disponible dans le commerce Pt/C en particulier pour les HOR du côté de l'anode. Pour préparer un électrocatalyseur non-précieux, un MOF contenant du Fe appartenant à une nouvelle classe de matériaux MOF, autre que les ZIFs, a été synthétisé et utilisé comme le précurseur unique d'électrocatalyseurs. Ce fut le premier rapport sur l'utilisation d'un précurseur MOF non-ZIF pour le développement d'électrocatalyseurs ORR. Cet électrocatalyseur à base de Fe a révélé une activité prometteuse en ORR et les performances de pile à combustible PEM lorsqu'il est appliqué à la couche de catalyseur cathodique de la MEA correspondante. En outre, l'effet de la composition de l'encre de catalyseur préparée à partir du dérivé MOF électrocatalyseur à base de Pt, en termes de teneur en ionomère Nafion, a été étudiée sur la performance globale du PEMFC via un modèle CFD macroscopique. La tendance prédite à partir des calculs de modélisation a ensuite été examinée expérimentalement à la recherche de la teneur optimale en ionomère Nafion. De plus, les électrocatalyseurs produits par la transformation thermique des MOFs à base de Pt sur noir de carbone, ont été étudiés par spectroscopie d'impédance. Les précurseurs (MOF-253) et leurs produits de thermolyse ont été pris en compte dans cette étude. Il a été observé que les matériaux soumis à la thermolyse à différentes températures passaient par différents états de conductibilité, depuis des isolants jusqu'à des matériaux de conductance voisine de celle des métaux. Ces données présentaient une augmentation de conductance avec la température et des valeurs élevées à température ambiante. / Fuel cells have great potential for use as alternative energy conversion devices for a wide variety of applications. Proton exchange membrane fuel cells (PEMFCs) are considered to be potential replacements for internal combustion engines in automobiles, owing to their reduced emissions and better efficiency. A platinum (Pt)-based catalyst is required to facilitate both hydrogen oxidation reaction (HOR) and oxygen reduction reaction (ORR) which occur at the anode and cathode of PEMFCs, respectively. The ORR kinetic is inherently very sluggish and is considered the limiting factor facing the performance of PEMFCs. In order to generate power at an acceptable rate for real world applications, a significant amount of Pt catalyst is required. This is traditionally in the form of Pt nanoparticles evenly distributed on a porous carbon support material (Pt/C). Pt is an extremely expensive noble metal with very limited natural abundance. Thus, large-scale commercialization of PEMFCs requires significant advances in catalyst development in order both to reduce the amount of Pt metal and to enhance catalyst durability. In this research work, we employed Metal-Organic Frameworks (MOFs) as a sole precursor for preparing PEMFC electrocatalysts. Owing to their crystalline, porous, hybrid structure, these materials have potential to be applied as PEMFCs electrocatalyst precursor. The clearly-defined three-dimensional structure of these materials can produce a high density of metal active sites evenly distributed through their regularly arranged structure. They can therefore enhance catalyst utilization. The organic linkers of the MOF-based precursor would be converted to carbon during thermal activation while maintaining the porous framework, leading to catalysts with high surface area and uniformly distributed active sites without the need for a carbon support. Pt and Fe containing MOF precursors were synthesized and used as the sole precursor to develop both Pt and non-precious (Fe)-based electrocatalysts for PEMFCs. A Pt-based electrocatalyst was the first reported on implementation of precious metal containing MOFs for developing PEMFC electrocatalyst. The Pt-based electrocatalyst derived from this Pt-containing MOF precursor demonstrated catalytic performance comparable to the commercially available Pt/C especially for HOR at the anode side. To prepare a non-precious electrocatalyst, Fe containing MOF belonging to a different class of MOF materials other than ZIFs was synthesized and used as the sole electrocatalyst precursor. This was the first report on using non-ZIF MOF precursor for ORR electrocatalyst development. This Fe-based electrocatalyst revealed promising ORR activity and PEM fuel cell performance when applied at the cathodic catalytic layer of the corresponding membrane electrode assembly (MEA). In addition, the effect of catalyst ink composition prepared from the MOF derived Pt-based electrocatalyst, in terms of Nafion ionomer content, on the overall performance of PEMFC was investigated via a macroscopic CFD model. The trend predicted from the model calculations was then surveyed experimentally in search for the optimum Nafion ionomer content. Furthermore, the products of thermal transformation of Pt-based MOF into carbon-black based electrocatalyst were studied using a.c. impedance spectroscopy. Along with the electrocatalyst precursor, thermolysis products of parent MOF-253 (Al-containing) were considered in these studies. The materials subjected to thermolysis at increasing temperatures were found to pass through different conduction states starting from insulator and ending up with a particular metal-like conductance with positive temperature dependence and high ambient conductivity.