Made available in DSpace on 2016-06-02T19:12:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 5509.pdf: 2754794 bytes, checksum: fc5db3e7d2ba3220daab747c0c4a3f4f (MD5) Previous issue date: 2013-08-28 / Universidade Federal de Sao Carlos / Hydrogen is considered a clean and versatile energy vector that can be used for many applications, having water as the major product of combustion, it a great potential to be an alternative to fossil fuels. However, the challenge for the establishment of hydrogen technology to be used widely and safely is hydrogen storage. In this work, it was studied the preparation of composites and nanocomposites using the polyaniline (Pani) as polymer matrix in order to obtain a new material for hydrogen storage. In situ Pani/Titanium dioxide (TiO2) nanocomposites with 10 or 30 wt% of TiO2 were prepared using two dopants: hydrochloric acid and docecylbenzenesulfonic acid (DBSA). Both polyaniline and TiO2 were synthesized. Pani/sodium alanate (NaAlH4) composites with 30 or 50wt% of NaAlH4 were prepared from dispersions in toluene. These composites were also doped with 2 mole% of TiO2 in order to decrease the sorption temperature of hydrogen. Two drying processes were studied: Spray Drying process and filtration followed by drying in a vacuum oven. Morphological characterization of the composites and nanocomposites showed a good dispersion of the filler in the polymeric matrix, in addition, microspheres of NaAlH4 encapsulated by Pani were obtained using the spray dryer process. Hydrogen sorption analyses were carried out for pure Pani-DBSA and for the composites with 50wt% of sodium alanate and 2 mole% of TiO2 obtained for the two different drying processes. From these analyses, the composites showed sorption of 0.60% H2, higher than that obtained for the pure polymer (0.42%). These results show evidence that the proposed composites may be used for hydrogen storage. / O hidrogênio é considerado um vetor energético limpo e versátil, que pode ser uma alternativa aos combustíveis fósseis. Entretanto, um dos principais obstáculos para a tecnologia do hidrogênio ser utilizada em larga escala e de maneira segura consiste no armazenamento do hidrogênio. Neste trabalho foi estudada a preparação de nanocompósitos e compósitos utilizando a polianilina como matriz polimérica, com o objetivo de obter um material com propriedades satisfatórias para armazenamento de hidrogênio. Foram preparados nanocompósitos in situ de polianilina (Pani) e dióxido de titânio (TiO2), utilizando dois dopantes: ácido clorídrico e ácido dodecil benzeno sulfônico. As concentrações de TiO2 utilizadas foram de 10 e 30% em massa. Posteriormente, foram preparados compósitos constituídos de Pani e alanato de sódio (NaAlH4) a partir de dispersões em tolueno, com concentração de 30 e 50% em massa de alanato que também foram dopados com 2% mol de TiO2. As dispersões foram submetidas a dois diferentes processos de secagem de solvente (Spray Drying e Filtragem seguida de secagem do solvente em estufa à vácuo). A caracterização morfológica dos compósitos e nanocompósitos mostrou uma dispersão uniforme da carga na matriz polimérica, além disso, o processo de Spray Drying possibilitou a obtenção de microesferas de Pani envolvendo o NaAlH4. As análises de sorção de H2 foram realizadas para a polianilina pura, para o compósitos Pani/ADBS (50/50) + TiO2 obtido via Spray Drying e Pani/ADBS (50/50) + TiO2 obtido por filtragem e secagem em estufa.. Por esta análise, foi possível observar que sob pressão de 32 bar e temperatura de 120°C, os compósitos apresentaram uma sorção média de 0,60% de H2, valor superior ao obtido para o polímero puro (0,42%). Esses resultados mostram indícios de que os compósitos propostos poderão ser utilizados como armazenadores de hidrogênio.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:12:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 6383.pdf: 2742883 bytes, checksum: 5112e9843584df5fa969b2e48a183ced (MD5) Previous issue date: 2014-09-18 / Financiadora de Estudos e Projetos / Fossil Fuels have been used for more than a century as energy sources and vectors. Albeit their high energy densities and easy transport and containment, their availability is limited and they are notorious local pollution and global warming drivers, delivering no sustainability. Hydrogen Fuel Cells are a promising alternative for its substitution. However, more technological development is necessary for the production, conversion and especially for the storage of Hydrogen. Several materials absorb hydrogen, storing it through physical or chemical bonds. Innumerous research efforts have been conducted for the discovery of new such materials and for the enhancement of their hydrogen storage properties. The present work attempted to quantify these efforts through Scientometrics, revealing their time evolution, main material classes and work strategies of countries and institutions. Scientific Publications in the field were collected and processed by Text Mining associated with Bibliometrics. Technological Indicators were elaborated and analyzed with Technological Forecasting and Competitive Intelligence tools. We mapped the time evolution of the publications in the field, in the Materials Classes and in the main countries, the concentration of efforts per Country, and the main Institutions per Materials Class. From 2010 we observed a reduction in the number of Publications, related to the frustration of the exaggerated expectancies generated in the previous decade s Hydrogen Hype, associated with the transfer of efforts to Battery based Electrical and Hybrid Vehicles. Among the Materials classes, Metal Organic Frameworks stood out for their highest number of publications and growth, although its research only recently gained momentum. The main Countries were split into those that showed a recent growth in the number of publications and those that stagnated after 2010. From the general analysis of the field and the strategies of the main countries and research institutions, we expect to support decision making in the field, concerning amongst others: the allocation of human and monetary resources, effort directing, partnership formation and benchmarking. / Fossil Fuels have been used for more than a century as energy sources and vectors. Albeit their high energy densities and easy transport and containment, their availability is limited and they are notorious local pollution and global warming drivers, delivering no sustainability. Hydrogen Fuel Cells are a promising alternative for its substitution. However, more technological development is necessary for the production, conversion and especially for the storage of Hydrogen. Several materials absorb hydrogen, storing it through physical or chemical bonds. Innumerous research efforts have been conducted for the discovery of new such materials and for the enhancement of their hydrogen storage properties. The present work attempted to quantify these efforts through Scientometrics, revealing their time evolution, main material classes and work strategies of countries and institutions. Scientific Publications in the field were collected and processed by Text Mining associated with Bibliometrics. Technological Indicators were elaborated and analyzed with Technological Forecasting and Competitive Intelligence tools. We mapped the time evolution of the publications in the field, in the Materials Classes and in the main countries, the concentration of efforts per Country, and the main Institutions per Materials Class. From 2010 we observed a reduction in the number of Publications, related to the frustration of the exaggerated expectancies generated in the previous decade s Hydrogen Hype, associated with the transfer of efforts to Battery based Electrical and Hybrid Vehicles. Among the Materials classes, Metal Organic Frameworks stood out for their highest number of publications and growth, although its research only recently gained momentum. The main Countries were split into those that showed a recent growth in the number of publications and those that stagnated after 2010. From the general analysis of the field and the strategies of the main countries and research institutions, we expect to support decision making in the field, concerning amongst others: the allocation of human and monetary resources, effort directing, partnership formation and benchmarking. / Combustíveis fósseis vêm sendo utilizados há mais de um século como fontes de energia e vetores energéticos. Apesar das altas densidades energéticas e fáceis transporte e contenção, sua disponibilidade é limitada e ocasionam poluição local e aquecimento global, não entregando sustentabilidade. Células a Combustível a Hidrogênio são uma alternativa promissora para sua substituição. No entanto, são necessários aprimoramentos tecnológicos na produção, conversão e especialmente no armazenamento do Hidrogênio. Diversos materiais absorvem hidrogênio, armazenando-o por adsorção ou quimicamente no estado sólido. Inúmeras pesquisas vê sendo realizadas para a descoberta e a melhoria das propriedades destes materiais. O presente trabalho buscou quantificar estas pesquisas através da Cientometria, revelando sua evolução temporal, as principais classes de materiais e as estratégias de atuação de países e instituições. Partindo de publicações científicas da área, utilizamos a Mineração de Textos associada à Bibliometria, elaborando Indicadores Tecnológicos e os analisando através da Prospecção Tecnológica e da Inteligência Competitiva. Mapeamos a evolução das publicações em todo o campo, nas classes de materiais e nos principais países, a concentração de esforços por país e as principais instituições por classe de materiais. Observamos a partir de 2010 uma redução no crescimento das publicações, relacionada à frustração das expectativas exageradas da década anterior e ao redirecionamento das atenções para veículos elétricos e híbridos a bateria. Entre as classes de materiais, destacaram-se as Redes Metalorgânicas por seu surgimento recente e crescimento acelerado. Os principais países se dividiram entre os que apresentaram crescimento recente e os que apresentaram estagnação após 2010. A partir da análise geral do setor e das estratégias dos principais países e principais instituições de pesquisa, esperamos apoiar a tomada de decisões na área, por exemplo, na alocação de recursos humanos e financeiros, direcionamento de esforços, formação de parcerias e benchmarking. / Combustíveis fósseis vêm sendo utilizados há mais de um século como fontes de energia e vetores energéticos. Apesar das altas densidades energéticas e fáceis transporte e contenção, sua disponibilidade é limitada e ocasionam poluição local e aquecimento global, não entregando sustentabilidade. Células a Combustível a Hidrogênio são uma alternativa promissora para sua substituição. No entanto, são necessários aprimoramentos tecnológicos na produção, conversão e especialmente no armazenamento do Hidrogênio. Diversos materiais absorvem hidrogênio, armazenando-o por adsorção ou quimicamente no estado sólido. Inúmeras pesquisas vê sendo realizadas para a descoberta e a melhoria das propriedades destes materiais. O presente trabalho buscou quantificar estas pesquisas através da Cientometria, revelando sua evolução temporal, as principais classes de materiais e as estratégias de atuação de países e instituições. Partindo de publicações científicas da área, utilizamos a Mineração de Textos associada à Bibliometria, elaborando Indicadores Tecnológicos e os analisando através da Prospecção Tecnológica e da Inteligência Competitiva. Mapeamos a evolução das publicações em todo o campo, nas classes de materiais e nos principais países, a concentração de esforços por país e as principais instituições por classe de materiais. Observamos a partir de 2010 uma redução no crescimento das publicações, relacionada à frustração das expectativas exageradas da década anterior e ao redirecionamento das atenções para veículos elétricos e híbridos a bateria. Entre as classes de materiais, destacaram-se as Redes Metalorgânicas por seu surgimento recente e crescimento acelerado. Os principais países se dividiram entre os que apresentaram crescimento recente e os que apresentaram estagnação após 2010. A partir da análise geral do setor e das estratégias dos principais países e principais instituições de pesquisa, esperamos apoiar a tomada de decisões na área, por exemplo, na alocação de recursos humanos e financeiros, direcionamento de esforços, formação de parcerias e benchmarking.