Orientadores: Osvair Vidal Trevisan, Euclides Jose Bonet / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-19T19:32:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Mota_RosaneOliveira_M.pdf: 24314269 bytes, checksum: fb7c14cccdc09041b8be4d15225e3715 (MD5) Previous issue date: 1994 / Resumo: A aplicaçãode corrente elétrica visando a melhoria na recuperação de petróleo tem sido objeto de algumas patentes e as pesquisas têm enfatizado apenas efeitos de aquecimento do meio poroso com a consequente redução da viscosidade do óleo. Entretanto, há indicações da existência de outros efeitos, além do aquecimento. Neste trabalho foram investigados os efeitos da aplicação de um campo elétrico contínuo sobre o escoamento e a importância destes efeitos na recuperação de petróleo, verificando a ocorrência de eletro-osmose e/ou alteração na estrutura das argilas devido ao tratamento eletroquímico em uma série de experimentos laboratoriais em meios porosos lineares saturados com óleo e água. São descritos detalhadamente o projeto e a montagem do aparato experimental, a programação dos testes, o procedimento de medidas, e o tratamento de dados utilizados. Valores medidos para coeficientes de permeabilidade eletro-osmótica para meios porosos em diversos níveis de saturação de água são apresentados. Os resultados encontrados são apresentados sob a forma de curvas de recuperação de óleo, curvas de permeabilidades relativas, e curvas de razão água-óleo de produção, nas quais pode ser observado o efeito favorável da passagem da corrente elétrica contínua na produção adicional de óleo e na redução da razão água-óleo de produção / Abstract: Many patents have been published about the effect of applying electrical potentials in order to enhance oil recovery. These investigations emphasize only heating effects that causes, in consequence, oil viscosity reduction. However, there are indications of the influence of other effects. The aim of this work was to investigate the effects of applying a direct electrical field and to measure its significance in oil recovery through electro-osmosis and/or physical-chemical modifications on clay structure due to the electrochemical treatment. A series of laboratory experiments was conducted with linear porous media saturated with oil and water. The design and construction of the apparatus, along with the experimental procedures and data treatment are described in detail. Values for the coefficient of electro-osmotic penneability for porous media in different water saturation stages are also presented. Results are presented as graphics such as oil recovery curves, relative penneability curves and production water-oil ratio curves. In the results, it may be noted the beneficial effect of the electrical current in addittional oil recovery and in the production water-oil ratio reduction / Mestrado / Mestre em Engenharia de Petróleo

Esta dissertação tem por objetivo reportar dados relativos às características elétricas e microestruturais de eletrodos aplicadas em dispositivos armazenadores de energia, especificamente supercapacitores constituídos por eletrodos de carvão ativado. Os parâmetros elétricos estudados foram a resistência em série equivalente obtida pelo método da interrupção de corrente (ESR(Inst)) (sendo que a sigla ESR é oriunda do termo inglês Equivalent Series Resistance), a resistência em paralelo equivalente (EPR(Dep)) obtida pelo método do valor dependente (sendo que a sigla EPR é oriunda do termo inglês Equivalent Parallel Resistance) e a capacitância (C(DC)) obtida pelo método da corrente contínua (sendo que a sigla DC oriunda do termo inglês Direct Current). Tais parâmetros foram escolhidos devido ao impacto que causam no tempo de vida útil, na capacidade de armazenamento de cargas elétricas, na velocidade de carga e descarga, na perda por efeito termoiônico nos processos de carga e descarga e na perda de cargas armazenadas devido à autodescarga em supercapacitores. Os dados microestruturais reportam por meio de imagens a homogeneidade da porosidade e por meio de valores correlacionados a composição química e eventuais contaminações presentes nos eletrodos. Os dados e valores coletados possuem a intenção de servir como referência comparativa de qualidade e apontar qual parâmetro afeta mais a qualidade do supercapacitor. Para tanto foram realizados testes a fim de coletar valores de C(DC), ESR(Inst) e EPR(Dep) após a exposição de supercapacitores de 1F/5,5V a temperaturas de 50ºC, 75ºC, 100ºC e 125ºC por 672 horas, sendo os dados coletados ao inicio dos testes, à temperatura ambiente, e posteriormente a cada 168 horas. Feitos os experimentos concluiu-se que o parâmetro que sofreu maior deterioração com o acréscimo de energia térmica foi a EPR(Dep), em seguida a C(DC), que de fato pouco sofreu alteração e a ESR(Inst), em que a mudança dentro do erro de medição foi imperceptível. / This paper aims to report information on electrical and microstructural characteristics of electrodes applied at devices that store energy, specifically supercapacitors made of activated carbon electrodes. The studied electrical parameters were the equivalent series resistance obtained by the method of the instantaneous value of the voltage drop (ESR(Inst)), where the acronym ESR has the meaning Equivalent Series Resistance, the equivalent parallel resistance (EPR(Dep)) obtained by the method of dependent value, where the acronym EPR has the meaning Equivalent Parallel Resistance, and the capacitance (C(DC)) obtained by the method of direct current. These parameters were chosen because of the impact they have on lifetime, the storage capacity of electric charge, the speed of loading and unloading, the loss thermionic effect on the charge and discharge processes and loss of stored charge due to self-discharge in supercapacitors. The data given by microstructural images of the homogeneity and porosity values correlated by the chemical composition and possible contaminations present in the electrodes. The collected data and values are intended to serve as a comparative reference point and quality parameter which most affects the quality of the supercapacitor. For both tests were carried out in order to collect values of C(DC), ESR(Inst) and EPR(Dep) after supercapacitors of the 1F/5.5V are exposure at temperatures of 50, 75, 100 and 125°C for 672 hours, and the data collected at the beginning of the tests (room temperature) and subsequently every 168 hours. Made experiments it was concluded that the parameter further deterioration suffered with the increase of thermal energy is EPR(Dep), then C(DC), which in fact little changed and ESR(Inst), in which the change in the measurement error was are noticeable.

Esta dissertação tem por objetivo reportar dados relativos às características elétricas e microestruturais de eletrodos aplicadas em dispositivos armazenadores de energia, especificamente supercapacitores constituídos por eletrodos de carvão ativado. Os parâmetros elétricos estudados foram a resistência em série equivalente obtida pelo método da interrupção de corrente (ESR(Inst)) (sendo que a sigla ESR é oriunda do termo inglês Equivalent Series Resistance), a resistência em paralelo equivalente (EPR(Dep)) obtida pelo método do valor dependente (sendo que a sigla EPR é oriunda do termo inglês Equivalent Parallel Resistance) e a capacitância (C(DC)) obtida pelo método da corrente contínua (sendo que a sigla DC oriunda do termo inglês Direct Current). Tais parâmetros foram escolhidos devido ao impacto que causam no tempo de vida útil, na capacidade de armazenamento de cargas elétricas, na velocidade de carga e descarga, na perda por efeito termoiônico nos processos de carga e descarga e na perda de cargas armazenadas devido à autodescarga em supercapacitores. Os dados microestruturais reportam por meio de imagens a homogeneidade da porosidade e por meio de valores correlacionados a composição química e eventuais contaminações presentes nos eletrodos. Os dados e valores coletados possuem a intenção de servir como referência comparativa de qualidade e apontar qual parâmetro afeta mais a qualidade do supercapacitor. Para tanto foram realizados testes a fim de coletar valores de C(DC), ESR(Inst) e EPR(Dep) após a exposição de supercapacitores de 1F/5,5V a temperaturas de 50ºC, 75ºC, 100ºC e 125ºC por 672 horas, sendo os dados coletados ao inicio dos testes, à temperatura ambiente, e posteriormente a cada 168 horas. Feitos os experimentos concluiu-se que o parâmetro que sofreu maior deterioração com o acréscimo de energia térmica foi a EPR(Dep), em seguida a C(DC), que de fato pouco sofreu alteração e a ESR(Inst), em que a mudança dentro do erro de medição foi imperceptível. / This paper aims to report information on electrical and microstructural characteristics of electrodes applied at devices that store energy, specifically supercapacitors made of activated carbon electrodes. The studied electrical parameters were the equivalent series resistance obtained by the method of the instantaneous value of the voltage drop (ESR(Inst)), where the acronym ESR has the meaning Equivalent Series Resistance, the equivalent parallel resistance (EPR(Dep)) obtained by the method of dependent value, where the acronym EPR has the meaning Equivalent Parallel Resistance, and the capacitance (C(DC)) obtained by the method of direct current. These parameters were chosen because of the impact they have on lifetime, the storage capacity of electric charge, the speed of loading and unloading, the loss thermionic effect on the charge and discharge processes and loss of stored charge due to self-discharge in supercapacitors. The data given by microstructural images of the homogeneity and porosity values correlated by the chemical composition and possible contaminations present in the electrodes. The collected data and values are intended to serve as a comparative reference point and quality parameter which most affects the quality of the supercapacitor. For both tests were carried out in order to collect values of C(DC), ESR(Inst) and EPR(Dep) after supercapacitors of the 1F/5.5V are exposure at temperatures of 50, 75, 100 and 125°C for 672 hours, and the data collected at the beginning of the tests (room temperature) and subsequently every 168 hours. Made experiments it was concluded that the parameter further deterioration suffered with the increase of thermal energy is EPR(Dep), then C(DC), which in fact little changed and ESR(Inst), in which the change in the measurement error was are noticeable.

Made available in DSpace on 2017-07-24T19:38:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Engelbert de Souza Folkuenig.pdf: 8804704 bytes, checksum: 956aed781c64725afe3d6dc23b53947c (MD5) Previous issue date: 2010-05-10 / Several electrochemical processes, such as electrocatalysis of organic substrates, make use of mediators. One of the mediators is the most commonly used anion methanesulfonate, CH3SO3, which has several advantages for such use, and chemical stability considered one of them. However, experimental studies indicate the possibility of this compound suffer the adsorption and decomposition on platinum electrodes. To get an understanding at the molecular level these processes, computer simulations were performed with the aid of the semi-empirical PM6. The cluster approach was used in the modeling of platinum surfaces with crystallographic orientations (111) and (100). The symmetries of most stable adsorption calculated for the anion in these areas correspond to the experimental data: C3V symmetry in (111) surface and C1 in (100) surface. To simulate the potential applied to the electrode, external electric fields with a positive sign and perpendicular to the surface of the clusters were applied. Changes in the lengths and angles of bonds adsorbed anion, as well as its values of dipole moment were observed. The infrared spectra of the systems anion-clusters were calculated and the values for the Stark tunning rate (Δstark) of mode δs CH3 were compared with the experimental value. Both for the free anion and for systems where the anion is adsorbed, it was found that the values of Δstark assumed negative values (indicating that the frequency of the vibrational mode δs CH3 diminished with increasing external eletric field), opposite to the experimental positive value (frequency mode δs CH3 increases with the increase in potential). Only with the addition of water molecules in the systems studied, in order to simulate the aqueous solvent is that the values of Δstark started to assume a positive value. The comparison showed the importance of the presence of water molecules in the simulation of an electrochemical system and prompted a detailed analysis of the frontier orbitals involved in this process. It was found that the dipole-dipole coupling between water molecules and the adsorbed anion is responsible for the Stark effect, while the electrostatic interactions between various molecules adsorbed anion affect the intensity of the absorption band mode δs CH3 in the spectra calculated. In (100) surfaces, the joint action of external field and water molecules, lead the anion molecule to adopt the adsorption geometries more inclined to systems without water molecules, indicating that this may be an important factor in explaining the greater reactivity of the anion on the surface. / Vários processos eletroquímicos, como por exemplo a eletrocatálise de substratos orgânicos, fazem uso de mediadores. Um dos mediadores mais utilizados é o ânion metanossulfonato, CH3SO3¯, que apresenta várias vantagens para tal uso, sendo a estabilidade química considerada uma delas. No entanto, estudos experimentais apontam para a possibilidade desse ânion sofrer processos de adsorção e decomposição em eletrodos de platina. Para se obter uma compreensão em nível molecular desses processos, simulações computacionais foram efetuadas com auxílio do método semi-empírico PM6. A aproximação de cluster foi utilizada na modelagem de superfícies de platina com orientações cristalográficas (111) e (100). As simetrias de adsorção mais estáveis calculadas para o ânion nessas superfícies correspondem aos dados experimentais: simetria C3v em superfície (111) e C1 em superfície (100). Para simular o potencial aplicado ao eletrodo, campos elétricos externos de sinal positivo e perpendiculares à superfície dos clusters foram aplicados. Alterações nos comprimentos e ângulos de ligações do ânion adsorvido, bem como em seus valores de momento dipolar foram observados. Os espectros de infravermelho dos sistemas ânion-clusters foram calculados e os valores para a taxa de variação Stark (Δstark) do modo δs CH3 foram comparados com o valor experimental. Tanto para o ânion livre quanto para os sistemas onde o ânion se encontra adsorvido, verificou-se que os valores de Δstark assumiam valores negativos (indicando que a frequência vibracional do modo δs CH3 diminuía com o aumento da intensidade do campo externo), ao contrário do valor experimental, positivo (frequência do modo δs CH3 aumenta com o aumento do potencial). Apenas com a adição de moléculas de água aos sistemas estudados, de modo a simular o solvente aquoso, é que os valores de Δstark passaram a assumir um valor positivo. Essa comparação revelou a importância da presença de moléculas de água na simulação de um sistema eletroquímico e motivou uma análise pormenorizada dos orbitais de fronteira envolvidos nesse processo. Verificou-se que a interação dipolo-dipolo entre as moléculas de água e o ânion adsorvido é o responsável pelo efeito Stark, enquanto as interações eletrostáticas entre várias moléculas do ânion adsorvidas afetam a intensidade da banda de absorção do modo δs CH3 nos espectros calculados. Nas superfícies (100), a ação conjunta do campo externo e das moléculas de água, levam a molécula do ânion a adotar geometrias de adsorção mais inclinadas em relação aos sistemas sem as moléculas de água, indicando que este pode ser um fator importante para explicar a maior reatividade do ânion sobre esse tipo de superfície.