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Preparação de ligas binárias e ternárias de Pt, W e Os para a oxidação de metanol em células a combustível de baixa temperatura; Preparation of Pt, W e Os binary and tertiary alloys for the oxidation of methanol in low temperatures fuel cells

Bortholin, Érica de Camargo
Fonte: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP Publicador: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
Tipo: Tese de Doutorado Formato: application/pdf
Publicado em 25/01/2007 PT
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96.09%
A sociedade moderna depende integralmente da produção e consumo de energia em seu dia a dia desde cozinhar, ter energia elétrica, transporte, e para processos industriais. O aumento da demanda de energia elevou também os níveis de poluição, o que produz efeitos diretos na saúde do homem. Desta forma, o homem tem que pesquisar novas formas de energia, que em condições ideais, deve ser gerada de forma limpa. Uma alternativa para que se possa enfrentar este problema é a conversão eletroquímica de energia, a qual pode ser realizada de forma eficiente e limpa através das células a combustível. Existe um interesse muito grande em células que oxidam metanol como combustível, para a aplicação em veículos e equipamentos portáteis. No entanto, para se implementar estas células, é necessário um grande progresso na caracterização dos fenômenos eletródicos associados a esta reação, tanto em nível fundamental quanto tecnológico. No presente trabalho foram desenvolvidos catalisadores de PtW, PtOs, PtRuW, PtWOs, suportados em carbono de alta área superficial, para a oxidação de metanol. Os catalisadores foram preparados através da redução por ácido fórmico e através do método de Bonnëmann. As composições dos materiais foram determinadas por EDX. O tamanho médio das partículas foi obtido por TEM...

Avaliação e aplicação da tecnologia de células a combustível tipo pem desenvolvida no IPEN em um módulo de 500W de potência nominal; EVALUATION AND APPLICATION OF PEMFC FUEL CELL´S TECHNOLOGIES DEVELOPED AT IPEN APPLIED TO A 500 We FUEL CELL STACK

Cunha, Edgar Ferrari da
Fonte: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP Publicador: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
Tipo: Tese de Doutorado Formato: application/pdf
Publicado em 02/04/2009 PT
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96.09%
Este trabalho teve por objetivo avaliar a aplicação de diversas tecnologias de células a combustível tipo PEMFC desenvolvidas no IPEN para obtenção de um módulo de potência de 500 We. Foram estudados o aumento de escala na produção de MEAs de 25 cm2 para 144 cm2 pelo método de impressão a tela; a simulação por fluidodinâmica computacional de canais de fluxo de gases em placas bipolares utilizando o programa COMSOL e; o estudo de desempenho de eletrodos Pt/C desenvolvidos pelo método de redução por álcool, em células individuais de 144 cm2. Assim, desenvolveu-se um módulo de 500 We de potência nominal, produzido com tecnologia nacional, e com apoio da indústria para possíveis aplicações comerciais. A indústria nacional contribuiu com o hardware do módulo e os sistemas de vedação e refrigeração. Foi realizado um teste de 100 horas em célula unitária de 144 cm2 para observação do comportamento do MEA fabricado pelo processo de impressão à tela, bem como das outras tecnologias descritas, e a célula mostrou-se estável neste intervalo de tempo. O módulo desenvolvido com tecnologia nacional apresentou a potência máxima de 574 We à corrente de 100 A (694,4 mA cm-2). A potência de operação de 500 We foi obtida à corrente de 77...

Estudo de conformação de cerâmicas à base de zircônia para aplicação em células a combustível do tipo óxido sólido; STUDY OF TAPE CASTING OF YTTRIA STABILIZED ZIRCONIA FOR APPLY IN SOLID OXIDE FUEL CELL

Santana, Leonardo de Paulo
Fonte: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP Publicador: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
Tipo: Dissertação de Mestrado Formato: application/pdf
Publicado em 04/09/2008 PT
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A economia do hidrogênio apresenta um novo horizonte para suprir a crescente demanda global por energia. As células a combustível são os dispositivos que possibilitam a utilização do hidrogênio (H2) como um interessante vetor energético uma vez que ele não emite CO2 ao reagir com o oxigênio (O2), gerando H2O e energia elétrica. A produção do hidrogênio pode ocorrer de forma descentralizada e modulada, possibilitando atender às necessidades de comunidades que o sistema estabelecido de distribuição de energia não consegue chegar. Uma célula a combustível, é composta essencialmente por 3 elementos: o anodo, o catodo e o eletrólito. Existem vários materiais disponíveis para aplicação como eletrólito em células a combustível, mas o que mais se destaca é a zircônia estabilizada com óxido de ítrio (ZEI). Devido às suas características químicas e elétricas, a zircônia estabilizada é bastante pesquisada como eletrólito de células a combustível do tipo óxido sólido (CaCOS) e conformada por colagem de fitas (tape casting). A colagem de fitas é um dos meios mais baratos, simples e eficientes para conformar suspensões cerâmicas em lâminas finas, contribuindo para seu uso em células a combustível. Considerando esses aspectos...

Preparação, caracterização e avaliação de carbono funcionalizado para aplicações em células a combustível tipo PEM; Preparation, characterization and evaluation of electrocatalysts supported on functionalized carbon black for polymer exchange membrane fuel cell applications

Carmo, Marcelo do
Fonte: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP Publicador: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
Tipo: Tese de Doutorado Formato: application/pdf
Publicado em 31/01/2008 PT
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A tecnologia de células a combustível associada à crescente exigência de baixo impacto ambiental tornou-se bastante promissora no cenário mundial de energia. As células a combustível são, em princípio, dispositivos que convertem energia química diretamente em energia elétrica e térmica, possuindo, entretanto, uma operação contínua, graças à alimentação constante de um combustível. Particularmente, o negro de fumo Vulcan XC72 é usualmente empregado como suporte dos eletrocatalisadores, e alguns fatores como uma superfície acessível e área superficial suficientemente grande para uma máxima dispersão dos cristalitos dos eletrocatalisadores, além de tamanho dos poros, distribuição dos poros adequada e a presença de grupos funcionais na superfície do negro de fumo são considerados fundamentais para o desenvolvimento de materiais inovadores. Entretanto, o material denominado Vulcan XC72 ainda revela condições insuficientes para este fim. Este estudo consiste na preparação e caracterização físico-química de carbono funcionalizado por peróxido de hidrogênio e com cadeias poliméricas do tipo poliestireno sulfonado condutoras de prótons, visando sua posterior utilização como suporte de eletrocatalisadores para células a combustível tipo PEMFC e DMFC. Após a funcionalização do carbono...

Análise por impedância eletroquímica "on-line" de conjuntos eletrodo/membrana (MEA) de células a combustível a membrana polimérica (PEMFC); Analysis for impedance electrochemistry "on-line" of membrane/electrode assemble (MEA) of protons exchange membrane fuel cells (PEMFC)

Santos, Antonio Rodolfo dos
Fonte: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP Publicador: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
Tipo: Tese de Doutorado Formato: application/pdf
Publicado em 15/08/2007 PT
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Este trabalho apresenta resultados de estudos e caracterizações de Conjuntos Eletrodo/Membrana (MEAs) de Células a Combustível a Membrana Polimérica (PEMFC). Algumas condições de operação de células e diferentes processos de produção de MEA foram investigados. A técnica de Espectroscopia de Impedância Eletroquímica (EIE) (em situ - 0 a 16 A) foi usada "on-line" como uma ferramenta de diagnóstico, relativa ao desempenho de célula. As medidas de EIE foram feitas através do Sistema de EIE para células a combustível FC350 (GAMRY), junto a um PC4 Potentiostato/Galvanostato e conectado à carga dinâmica (TDI) para experimentos de EIE "on-line" (100 mHz - 10 kHz, dU = 5 mV). MEAs com 25 cm2 de área ativa, usando eletrocatalisadores PtM/C 20 % (M = Ru, Sn ou Ni) fabricados usando o Método de Redução por Álcool (MRA). A tinta catalítica foi diretamente aplicada no Tecido de Carbono (GDL) e este prensado na membrana de Nafion® (105). MEAs usando eletrocatalisadores Pt/C e PtRu/C 20 % da E-TEK foram fabricados para comparação. Todos os cátodos foram confeccionados com Pt/C 20% da E-TEK. Foram fixadas as concentrações de metal nobre em 0,4 mg Pt.cm-2 no anodo e 0,6 mg Pt.cm-2 no catodo (E-TEK). Diagramas de Nyquist dos MEAs com Pt/C e PtRu/C da E-TEK ou PtM/C MRA apresentaram as mesmas resistências de ôhmicas para os MEAs. Este fato pode ser explicado por supressão de aglomerados durante o processo de preparação do MEA ou pela homogeneidade do eletrocatalisador ancorado ao carbono. Também pôde ser observado...

Fabricação e testes de células a combustível de óxido sólido a etanol direto usando camada catalítica; Solid oxide fuel cells fabrication and operation running direct ethanol using a catalytic layer

Nobrega, Shayenne Diniz da
Fonte: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP Publicador: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
Tipo: Tese de Doutorado Formato: application/pdf
Publicado em 07/03/2013 PT
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Células a combustível de óxido sólido suportadas no eletrólito de zircônia estabilizada com ítria (YSZ) foram fabricadas usando a técnica do recobrimento por rotação (spin-coating) para deposição de catodos de manganita de lantânio dopada com estrôncio (LSM) e anodos compósitos de níquel e YSZ (Ni-YSZ). Parâmetros microestruturais dos eletrodos, tais como espessura, tamanho médio de partículas e temperatura de sinterização foram otimizados, visando reduzir a resistência de polarização da célula e melhorar o seu desempenho. Estes estudos serviram de base para a fabricação de células com camada catalítica para uso com etanol direto. Sobre o anodo Ni-YSZ da célula foi depositada uma camada catalítica de céria dopada com gadolínia (CGO) com 0,1% em peso de irídio (Ir-CGO). A camada catalítica visa reformar o etanol antes do seu contato com o anodo Ni-YSZ, evitando o depósito de carbono na superfície do Ni que inviabiliza o uso de combustíveis primários contendo carbono nestas células a combustível. Inicialmente, a célula a combustível foi testada com etanol e as melhores condições de operação foram determinadas. Em seguida, as células unitárias foram testadas com etanol sem adição de água por períodos de tempo de até 390 horas. As células a combustível a etanol direto com camada catalítica operam no modo de reforma interna gradual...

Estudo da confiabilidade das células a combustível do tipo PEM produzidas no IPEN-CNEN/SP; Reliability study of the proton exchange membrane fuel cells produced at IPEN CNEN/SP

Oliveira, Patricia da Silva Pagetti de
Fonte: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP Publicador: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
Tipo: Tese de Doutorado Formato: application/pdf
Publicado em 08/05/2014 PT
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O desenvolvimento de sistemas de conversão de energia baseados na tecnologia de células a combustível tem demandado estudos de confiabilidade, uma vez que requisitos de durabilidade e custo passaram a ser fundamentais para a inserção desta tecnologia no mercado de energia. Neste trabalho foi proposta uma metodologia de análise de confiabilidade de células a combustível de membrana polimérica condutora de prótons (células a combustível do tipo PEM), tendo em vista a qualificação destes itens como protótipos de unidades comerciais. A metodologia proposta incluiu uma avaliação inicial qualitativa das possíveis falhas em células a combustível do tipo PEM, realizada pela aplicação de uma Análise de Modos de Falha e Efeitos, técnica conhecida pela sigla FMEA. Além disso, foi elaborado um plano de testes de vida para as unidades produzidas no IPEN CNEN/SP e foi efetuada a análise dos resultados usando-se métodos estatísticos para dados de confiabilidade. Assim, a parte experimental consistiu em produzir as células a combustível no laboratório e submetê-las aos testes de vida, nos quais foram simuladas condições reais de operação. Os dados amostrais foram analisados estatisticamente, gerando resultados importantes em relação às medidas de desempenho e durabilidade dos dispositivos em estudo. Por meio de uma análise não paramétrica...

Estudo da geometria de canais de fluxo em células a combustível tipo PEMFC utilizando fluidodinâmica computacional; Study of flow channel geometries in PEM fuel cells using computational fluid dynamics

Paulino, André Luiz dos Reis
Fonte: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP Publicador: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
Tipo: Dissertação de Mestrado Formato: application/pdf
Publicado em 19/12/2014 PT
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Neste trabalho foram analisados diferentes parâmetros geométricos para canais de fluxo em células a combustível tipo PEMFC e sua influência no desempenho do sistema, utilizando a fluidodinâmica computacional. Na análise dos modelos matemáticos, verificou-se que o modelo de aglomerado inundado descreve com maior fidelidade o comportamento de células a combustível, enquanto as equações de Butler-Volmer não consideram as perdas por transporte de massa. Foram avaliadas as seções transversais retangular, trapezoidal e em degrau. O modelo com canais de seção retangular apresentou desempenho elétrico ligeiramente superior, porém os canais com seção trapezoidal propiciam um melhor gerenciamento de água. Em todos os aspectos estudados, os canais com seção em degrau se comportaram de forma análoga aos canais com seção trapezoidal, porém sua construção é menos complexa. Também foram analisadas as configurações serpentina e interdigitada em células de 5 cm², e sua influência na uniformidade da densidade de corrente. Não foram observadas diferenças significativas quanto à eficiência elétrica entre células com as duas configurações. A configuração interdigitada propiciou distribuição mais uniforme de geração de corrente...

Simulação e otimização de processos e materiais aplicados à produção de hidrogênio e a células a combustível do tipo óxido sólido (SOFC) e membrana polimérica (PEMFC)

Silva, Aline Lima da
Fonte: Universidade Federal do Rio Grande do Sul Publicador: Universidade Federal do Rio Grande do Sul
Tipo: Tese de Doutorado Formato: application/pdf
POR
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A presente Tese, elaborada pela integração de seis artigos científicos publicados em periódicos internacionais, tem por objetivo geral a realização de simulações termodinâmicas aplicadas à produção de hidrogênio e geração de eletricidade a partir de células a combustível de baixa temperatura (Proton Exchange Membrane Fuel Cell - PEMFC) e alta temperatura (Solid Oxide Fuel Cell - SOFC). Foram simuladas diferentes rotas termoquímicas para a produção de hidrogênio (reforma a vapor, autotérmica, oxidação parcial, reforma com captura in situ de CO2, unmixed reforming e chemical looping), empregando-se diversos combustíveis (etanol, glicerol, metanol, n-butanol, biogás e metano). Além disso, foi analisada a utilização direta de combustível (glicerol) no ânodo de uma célula SOFC. Com a realização desta Tese, as seguintes metas gerais foram alcançadas: (1) A partir de dados experimentais da literatura, foi possível propor explicações, com base na termodinâmica, capazes de justificar tais valores e tendências reportados; (2) Elaboração de diagramas práticos em que são mostradas as condições otimizadas para a realização de experimentos, o que é de utilidade para pesquisadores experimentalistas; (3) Proposição de novas rotas eficientes e limpas para produção de H2 e geração de eletricidade com o uso de células a combustível; (4) Demonstração da aplicabilidade e robustez de uma ferramenta de fácil entendimento e acesso para uso em simulações termodinâmicas envolvendo problemas convexos.; The present Thesis...

Efeito da adição de Sn e Ni em catalisadores binários e ternários à base de Pt para aplicação em células a combustível de etanol direto

Silva, Elen Almeida Leal da
Fonte: Universidade Federal do Rio Grande do Sul Publicador: Universidade Federal do Rio Grande do Sul
Tipo: Dissertação Formato: application/pdf
POR
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96.05%
Células a combustível de etanol direto (DEFCs) apresentam um grande potencial como tecnologia para produzir energia limpa, especialmente por fornecer uma eficiente conversão do combustível com baixa emissão de poluentes. Esses tipos de células a combustível operam em baixas temperaturas e convertem diretamente energia química em eletricidade. O etanol apresenta uma grande vantagem com relação ao seu uso, visto que o Brasil pode produzir etanol a partir da cana de açúcar a preços extremamente competitivos. Uma desvantagem é que as DEFC operam à baixa temperatura o que torna as reações de oxidação e redução mais lentas, necessitando de eletrocatalisadores capazes de acelerar essas reações. Eletrocatalisadores a base de Pt são os mais indicados. O presente trabalho tem como objetivo investigar a síntese de ligas binárias e ternárias à base de Pt, Sn e Ni suportadas em carbono Vulcan XC72R. As ligas foram sintetizadas pelo método de impregnação/redução empregando etilenoglicol como agente redutor. As técnicas de caracterização empregadas foram Espectrometria de Retroespalhamento de Rutherford (RBS), Difração de Raios X (DRX), Microscopia Eletrônica de Transmissão de Alta Resolução (HRTEM), Voltametria Cíclica e Espectroscopia de Impedância Eletroquímica (EIE). Os ensaios eletroquímicos mostraram...

Infra-estrutura para uso energetico do hidrogenio : estações de abastecimento para veiculos com celulas a combustivel; Infrastructure for hydrogen energy use : fuelling stations for fuel cell vehicles

Paulo Fabricio Palhavam Ferreira
Fonte: Biblioteca Digital da Unicamp Publicador: Biblioteca Digital da Unicamp
Tipo: Tese de Doutorado Formato: application/pdf
Publicado em 30/07/2007 PT
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Neste trabalho realizou-se um estudo sobre a produção de hidrogênio eletrolítico em estações de abastecimento para o suprimento de uma frota hipotética de veículos utilizando células a combustível na cidade de São Paulo. Realizou-se uma projeção da frota de veículos leves para a cidade de São Paulo para o ano de 2020. Com base na frota projetada estimou-se o número de veículos utilizando células a combustível passíveis de serem abastecidos pelas estações de abastecimento. Utilizando um comparativo entre o número de estações de abastecimento de GNV, o número de veículos utilizando GNV e o custo de instalação dos postos de abastecimento de GNV estimou-se a capacidade de produção das estações de abastecimento de hidrogênio. Realizou-se o dimensionamento dos principais componentes da estação de abastecimento de hidrogênio dentro de três cenários. Utilizando os custos de investimento para a instalação das estações de abastecimento de hidrogênio nos três cenários calculou-se o custo de produção do hidrogênio e o custo do quilômetro rodado para os veículos utilizando células a combustível. Obteve-se como resultado um custo de produção do hidrogênio de 2,68 R$.m-3, 2,14 R$.m-3e 2,07 R$.m-3 para os cenários 1...

Tendências tecnológicas das células a combustível para uso do hidrogênio derivado de petróleo e gás natural; Technological trends of fuel cells for the use of petroleum and natural gas derived hydrogen

Ana Maria Resende Santos
Fonte: Biblioteca Digital da Unicamp Publicador: Biblioteca Digital da Unicamp
Tipo: Tese de Doutorado Formato: application/pdf
Publicado em 22/02/2008 PT
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O uso do hidrogênio como energético foi cogitado na segunda metade dos anos 1970, durante a Crise do Petróleo, mas a redução dos preços do petróleo em meados dos anos 1980 fez com que esta alternativa e outras propostas de energias alternativas se tornassem economicamente inviáveis, reduzindo em muito o interesse na tecnologia e economia do hidrogênio. Um interesse maior pelo uso do hidrogênio como energético voltou a ocorrer em meados dos anos 90, com o aumento das preocupações ambientais, principalmente pelos Estados Unidos, para alternativas ao Protocolo de Quioto. O objetivo geral deste trabalho é identificar o tipo de célula a combustível e a fonte de energia para obtenção do hidrogênio mais pesquisada, no período compreendido entre os anos de 1970 e 2006, bem como verificar os recursos governamentais destinados para programas de P&D em hidrogênio e células a combustível. A metodologia utilizada foi a bibliometria em que a identificação do tipo de célula a combustível e da fonte de energia para obtenção do hidrogênio baseou-se na busca de um conjunto de periódicos científicos de grande circulação, reunindo registros sobre artigos científicos do mundo inteiro. Dessa forma, foi possível identificar a quantidade de artigos...

Determinação dos parâmetros térmicos de um sistema de purificação de hidrogênio para aplicação em células a combustível; Determination of thermal parameters of system for hydrogen purification for fuel cells applications

Daniel Gabriel Lopes
Fonte: Biblioteca Digital da Unicamp Publicador: Biblioteca Digital da Unicamp
Tipo: Dissertação de Mestrado Formato: application/pdf
Publicado em 18/07/2005 PT
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96.13%
Ao avaliar a evolução do uso da energia pelo homem, percebe-se uma tendência à utilização de combustíveis com menos carbono e mais hidrogênio. Atualmente, observa-se um empenho pela utilização de combustíveis gasosos, como o gás natural, que possui uma relação de 4 átomos de hidrogênio para 1 átomo de carbono. Esta evolução permite estimar a utilização do hidrogênio gasoso para o futuro. Por se tratar de um vetor energético e não de uma fonte de energia, o hidrogênio precisa ser extraído de algum composto para ser utilizado. Examinando-se a literatura pertinente dos últimos anos, verifica-se que há em todo o mundo um grande esforço e uma grande expectativa quanto ao uso energético do hidrogênio em células a combustível, já que a eficiência destes equipamentos é superior à eficiência dos dispositivos tradicionais que utilizam à combustão. Sua aplicação se dá em diversos sistemas energéticos, estacionários ou móveis. Devido á exigência de elevada pureza para o hidrogênio utilizado em células a combustível do tipo PEM, a produção de hidrogênio a partir do processo de reforma de gás natural e o sistema de purificação deste hidrogênio tem sido estudado pelos principais centros de pesquisa nacionais. Por se tratar de umas das formas mais baratas para obtenção de hidrogênio para aplicação em células a combustível...

Células a combustível de óxido sólido planares

Aguilar Arias, Jaime León
Fonte: Universidade Federal de Santa Catarina Publicador: Universidade Federal de Santa Catarina
Tipo: Tese de Doutorado Formato: 133 p.| il., grafs., tabs.
POR
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Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, Florianópolis, 2012; Neste trabalho foram aplicadas técnicas para processamento de cerâmica avançada para produzir células a combustível de óxido sólido planares. O processamento por tape casting foi aplicado sequencialmente usando suspensões aquosas, com Zircônia Parcialmente Estabilizada com Ítria (PSZ) como material do eletrólito. Foi desenvolvido um procedimento para obter peças planas por sinterização com uso de cargas, e foi implementado o teste eletroquímico das células em modo no-chamber. Estudou-se a integração das tecnologias de queimadores porosos com a de células a combustível, usando gás de síntese produzido por oxidação parcial de álcool. Para isso, foram feitos testes eletroquímicos em células produzidas neste trabalho com gás de síntese produzido em chama difusiva em meio poroso (no-chamber), e em células comerciais usando gás de síntese de composição similar ao produzido por um queimador poroso operado com etanol. Para as células próprias, suportadas no anodo, o teste eletroquímico no modo no-chamber foi efetuado a uma temperatura de 560°C...

Análise e desenvolvimento de modelo de transporte de massa visando a aplicação em células a combustível tipo PEM

Garcia Acevedo, Luis Evelio
Fonte: Universidade Federal de Santa Catarina Publicador: Universidade Federal de Santa Catarina
Tipo: Tese de Doutorado Formato: 323 p.| il., grafs., tabs.
ENG
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Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2012; O atual cenário mundial na área de energia demanda o desenvolvimento tecnológico de alternativas sustentáveis, e de menor impacto ambiental. O uso eficiente de fontes de energia renováveis para a produção de energia elétrica em sistemas descentralizados e isolados, bem como para o setor de mobilidade, destaca-se como um ingrediente capaz de mitigar a agressão ambiental dos sistemas de energia. A célula a combustível é um dispositivo eletroquímico que converte diretamente a energia interna de ligação química de combustíveis em energia elétrica e calor com alta eficiência global, ausência de ruído e emissões. O elevado custo de desenvolvimento destes sistemas sugere que estratégias que combinem medições e previsões teóricas apresentem a maior chance de atingir os desenvolvimentos necessários. O principal objetivo da presente tese é desenvolver uma teoria para o transporte de massa em uma célula a combustível tipo PEM a partir de uma análise fenomenológica com base nos fundamentos do transporte de massa multicomponente, multifásico em meios porosos. O modelo tem por objetivo prever o comportamento do transporte elétrico e de massa com uma formulação adequada. Para este fim...

Materiais usados na constituição dos principais componentes de células a combustível de óxido sólido

Nascimento,A. C.; Mohallem,N. D. S.
Fonte: Associação Brasileira de Cerâmica Publicador: Associação Brasileira de Cerâmica
Tipo: Artigo de Revista Científica Formato: text/html
Publicado em 01/03/2009 PT
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As células a combustível de óxido sólido (SOFC) são dispositivos capazes de gerar energia elétrica com alta eficiência e baixa emissão de poluentes. As altas temperaturas de operação dessas células (600 a 1000 °C) são benéficas no sentido de possibilitar a reforma in situ do combustível utilizado, bem como sua aplicação em sistemas de co-geração de energia, aumentando sua eficiência teórica total que pode chegar entre 80 e 85%. Entretanto, essas altas temperaturas, o contato direto entre materiais de constituições químicas diferentes e a utilização de gases redutores e oxidantes, são alguns dos fatores que impõem severas restrições aos materiais usados na preparação de seus principais componentes. O presente artigo tem como objetivo revisar o desenvolvimento do estado da arte, com relação aos materiais de ânodo, cátodo, eletrólito, interconectores e selantes, usados em SOFCs. Os requisitos necessários para o bom funcionamento de cada componente e os materiais que melhor se adequam aos mesmos são descritos. As vantagens e desvantagens dos principais materiais encontrados na literatura são também comentadas e comparadas.

Modificação química do polibutadieno líquido hidroxilado para aplicação em membranas poliméricas para células a combustível

Ferraz, Fernando Augusto
Fonte: Universidade Federal do Paraná Publicador: Universidade Federal do Paraná
Tipo: Teses e Dissertações Formato: application/pdf
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96.09%
Resumo: Dentre os diferentes métodos de geração de energia destacam-se as células a combustível devido à sua capacidade de converter a energia química em energia elétrica, sem a necessidade de combustão. Uma grande atenção tem sido dada para as células a combustível por seu enorme potencial de aplicação de uso residencial, comercial e industrial, visando à produção de energia elétrica de maneira mais limpa. Uma vez que materiais poliméricos têm sido amplamente empregados como eletrólitos, em membranas trocadoras de prótons de células a combustível (PEMFC), neste trabalho, propõe-se o esenvolvimento de novos materiais poliméricos para uso em células PEM, a partir da utilização do polibutadieno líquido hidroxilado (PBLH) na composição das PEMFC. O PBLH é um polímero insaturado idroxilado que apresenta uma variedade de grupos funcionais e de sítios reativos, cujas propriedades e reatividade foram exploradas neste trabalho. Inicialmente foram realizadas reações de esterificação e transesterificação dos grupamentos hidroxílicos do polímero, gerando vários ésteres poliméricos, os quais foram submetidos à reação com estireno. Os copolímeros formados foram utilizados na obtenção de materiais poliméricos ulfonados através da introdução de grupamentos sulfônicos nos anéis aromáticos oriundos das unidades de estireno. Na sulfonação dos copolímeros com ácido sulfúrico concentrado foi observada a degradação oxidativa do material que ocorreu devido à presença de ligações duplas na estrutura do polímero. Em razão disso...

Pesquisa e desenvolvimento de protótipos de células a combustível com membrana para troca de prótons a hidrogênio

Simonetto, Henrique Menna Barreto
Fonte: Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul; Porto Alegre Publicador: Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul; Porto Alegre
Tipo: Dissertação de Mestrado
PORTUGUêS
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Esta dissertação tem por objetivo realizar uma pesquisa e desenvolver protótipos de células a combustível com membrana para troca de prótons (PEMFC), com funcionamento a hidrogênio. Células a combustível são eficientes dispositivos eletroquímicos que geram energia elétrica com reduzido impacto ao meio ambiente, combinando hidrogênio e oxigênio. Visando um maior entendimento da operação das células a combustível, foi estudado um de seus principais componentes, o MEA (Conjunto Membrana Eletrodo). Foram construídos dois protótipos unitários de PEMFC com funcionamento a hidrogênio, apresentando-se ao longo da dissertação os recursos, materiais, procedimentos de montagem e avaliando-se os principais problemas durante a construção dos protótipos. São apresentadas a metodologia de teste utilizada e as variáveis controladas para permitir uma comparação com as metodologias utilizadas por outros grupos de pesquisa e desenvolvimento. Os resultados obtidos são, assim, comparados com resultados alcançados com células a combustível comerciais, testadas pelo pesquisador, assim como com aqueles resultados apresentados pela literatura. Buscando avaliar a possibilidade futura da continuidade deste trabalho, foi realizado um estudo da perspectiva de investimentos necessários para o desenvolvimento de uma célula a combustível de 1 kW de potência...

Estudo, desenvolvimento e teste de protótipo de células a combustível com membrana para troca de protóns (PEM) com utilização direta de metanol e etanol

Gavillon, Jorge Luiz
Fonte: Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul; Porto Alegre Publicador: Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul; Porto Alegre
Tipo: Dissertação de Mestrado
PORTUGUêS
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Esta dissertação tem por objetivo o estudo e a implementação de protótipos das células a combustível com utilização direta de metanol e etanol. As células a combustível com utilização direta de metanol (DMFC) possuem vantagens em relação a outros tipos de células a combustível como a utilização de um combustível líquido, facilmente armazenável e disponível no mercado e de operar em baixa temperatura, entrando rapidamente em regime de trabalho. Além de aplicações veiculares e estacionárias, as DMFC se tornaram, em função dessas características, uma escolha preferencial para utilização em aparelhos portáteis e hoje são desenvolvidas pesquisas e aplicações para esse mercado. É apresentada a metodologia de testes de forma a viabilizar a comparação de resultados alcançados por outros grupos de pesquisa assim como demonstrar a evolução dos protótipos a partir das análises efetuadas. Como alternativa voltada para combustível nacional e renovável é testada e avaliada a utilização de etanol (álcool etílico) na célula implementada. Visando avaliar a possibilidade de aplicação prática, é implementado um sistema piloto de iluminação com a utilização de led de alta eficiência alimentado por DMFC. Assim é realizada uma projeção financeira e uma avaliação técnica da construção de uma célula de 1 kW...

Influência do método de síntese e caracterização de pós compósitos de NiO- Ce1-xEuxO2-δ para anodos catalíticos de células a combustível

Medeiros, Amanda Lucena de
Fonte: Universidade Federal do Rio Grande do Norte; BR; UFRN; Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais; Processamento de Materiais a partir do Pó; Polímeros e Compósitos; Processamento de Materiais a part Publicador: Universidade Federal do Rio Grande do Norte; BR; UFRN; Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais; Processamento de Materiais a partir do Pó; Polímeros e Compósitos; Processamento de Materiais a part
Tipo: Dissertação Formato: application/pdf
POR
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Fuel cells are electrochemical devices that convert chemical energy into electricity. Due to the development of new materials, fuel cells are emerging as generating clean energy generator. Among the types of fuel cells, categorized according to the electrode type, the solid oxide fuel cells (SOFC) stand out due to be the only device entirely made of solid particles. Beyond that, their operation temperature is relatively high (between 500 and 1000 °C), allowing them to operate with high efficiency. Another aspect that promotes the use of SOFC over other cells is their ability to operate with different fuels. The CeO2 based materials doped with rare earth (TR+3) may be used as alternatives to traditional NiO-YSZ anodes as they have higher ionic conductivity and smaller ohmic losses compared to YSZ, and can operate at lower temperatures (500-800°C). In the composition of the anode, the concentration of NiO, acting as a catalyst in YSZ provides high electrical conductivity and high electrochemical activity of reactions, providing internal reform in the cell. In this work compounds of NiO - Ce1-xEuxO2-δ (x = 0.1, 0.2 and 0.3) were synthesized from polymeric precursor, Pechini, method of combustion and also by microwave-assisted hydrothermal method. The materials were characterized by the techniques of TG...