Caracterização de Fotoanodos a Base de Tio 2 :Eu 3+ para Aplicação em Células Solares Sensibilizadas por Corante

Trabalho de conclusão de curso apresentado ao Instituto Latino-Americano de Infraestrutura, Tecnologia e Território da Universidade Federal da Integração Latino-Americana, como requisito parcial à obtenção do título de Bacharel em Engenharia de Energia. Orientador: Prof. Dr. Márcio de Sousa GóesPós de óxido de titânio dopados com distintas porcentagens molares de európio (TiO 2 :Eu 3+ ) – 1, 2 e 5% – preparados pela técnica de sol-gel e calcinados a 500 °C foram utilizados para a preparação de células solares sensibilizadas por corante. Os dados obtidos pela difração de raios X dos pós dopados mostraram a presença somente do TiO 2 na fase anatase e com tamanho médio de cristalito de 8,4; 7,9 e 7,3 nm para os pós contendo as porcentagens molares de 1, 2 e 5% de Eu 3+ , respectivamente. Por sua vez, os dados obtidos pelo Método de Rietveld mostram que a inserção do európio na matriz do TiO 2 causa um aumento no volume da cela unitária. As microscopias eletrônicas de varredura mostraram pós com aglomerados e baixa homogeneidade no tamanho das partículas. Na sequência, os pós foram utilizados para preparação de filmes porosos e que, após tratamento a 450°C por 30 min, apresentaram trincas e, também, baixa homogeneidade. Já as medidas de cronoamperometría mostraram células solares com boa resposta ao estímulo luminoso para todos as porcentagens de dopante e as medidas de corrente-tensão mostraram que comparativamente a célula contendo 1% de Eu 3+ mostra-se mais eficiente que as células com maior porcentagem de dopantePolvos de óxido de titanio dopados con distintas porcentajes molares de europio (TiO 2 :Eu 3+ ) – 1, 2 e 5% – preparados por la técnica sol-gel y calcinados a 500 °C fueron utilizados para la preparación de células solares sensibilizadas por colorante. Los datos obtenidos por la difracción de rayos X de los polvos dopados mostraron la presencia de únicamente TiO 2 en la fase anatase y con tamaño medio de cristalito de 8,4; 7,9 y 7,3 nm para los polvos conteniendo los porcentajes molares de 1, 2 e 5% de Eu 3+ , respectivamente. Los datos obtenidos por el Método de Rietveld mostraron que la inserción de europio en la matriz de TiO 2 causa un aumento en el volumen de la célula unitaria. Las microscopias electrónicas de barrido mostraron polvos con aglomerados y baja homogeneidad en el tamaño de las partículas. A seguir, los polvos fueron utilizados para preparar filmes porosos y que, luego de ser tratados a 450°C por 30 min, presentaron grietas y, también, baja homogeneidad. Las medidas de cronoamperometría mostraron células solares con buena respuesta al estímulo luminoso para todos los porcentajes de dopante y las medidas de corriente-tensión mostraron que la célula con 1% de Eu 3+ se mostró comparativamente más eficiente que las células con mayor porcentaje de dopant

Tratamento de água residual con un biorreactor de membranas

Anais do IV Encontro de Iniciação Científica da Unila - “UNILA 5 anos: Integração em Ciência, Tecnologia e Cultura na Tríplice Fronteira” - 05 e 06 de novembro de 2015 – Sessão Engenharia Civil e Engenharia de Energías RenováveisEste trabajo surge con el fin de contribuir a alcanzar los Objetivos de Desarrollo del Milenio propuestos por la ONU; específicamente, pretende aportar conocimiento en el área científico-tecnológica para auxiliar a alcanzar el objetivo de reducir a la mitad la proporción de personas sin acceso sostenible al agua potable y a servicios básicos de saneamiento. En él se presenta una recopilación de información relevante de la tecnología de biorreactores de membrana – MBR – con el fin de servir como base para futuros trabajos que apunten a la aplicación de dicha tecnología. La necesidad de establecer estrategias para el reaprovechamiento del agua junto al establecimiento de marcos regulatorios cada vez más exigentes estimulan el avance y el crecimiento de esta y otras técnicas. Los MBR constituyen una tecnología avanzada para el tratamiento de agua residual. Esta tecnología, existente hace más de 30 años, continua renovándose y promete contribuir para la solución de problemas ambientales y de salud pública, no solo a nivel regional sino mundial. Este trabajo presenta cuales son las diferentes tecnologías utilizadas para el tratamiento de agua residual haciendo especial énfasis en los diferentes tipos de biorreactores de membrana y sus aplicaciones. También se resaltan las principales problemáticas enfrentadas por dicha tecnología pretendiendo destacar los puntos donde aún es necesario concentrar esfuerzos en tareas de investigación. Agradecemos a la Unila y CNPq por la beca de iniciación científica concedida.Becaria PIBIC/CNP

Síntese e caraterização de fotoanodos nanoestruturados para aplicação em células fotoeletroquímicas

Anais do VI Encontro de Iniciação Científica e II Encontro Anual de Iniciação ao Desenvolvimento Tecnológico e Inovação – EICTI 2017 - 04 a 06 de outubro de 2017 - temática Coências Exatas e da TerraO presente trabalho surge num contexto de crescente demanda energética, na busca de soluções eficientes que permitam diminuir a dependência de combustíveis fósseis através do avanço das tecnologias associadas as fontes renováveis de energia, especificamente a energia solar. Em termos de mercado as principais células solares são feitas a base de silício, porem, novas tecnologias que buscam um aumento da eficiência associado a custos mais baixos de produção estão ganhando visibilidade, e dentre elas, encontram-se as células solares sensibilizadas com corante (CSSC). Embora estas células sejam estudadas desde os anos 70 (Tributsch,1972), só ganharam maior atenção quando O ́Regan & Grätzel (1991) conseguiram um aumento significativo na eficiência de conversão de energia nas CSSC desenvolvidas a partir de óxido de titânio (TiO 2 ), passando de 2,5 para 7,1% na eficiência de conversão de energia. Atualmente este tipo de células já alcançaram um máximo de eficiência de 14% (Kakiage et al., 2015)Universidade Federal da Integração Latino-Americana (Unila); Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq); Fundação Araucária; Parque Tecnológico Itaipu (PTI) e Companhia de Saneamento do Paraná (SANEPAR

Síntese e caracterização de fotoanodos nanoestruturados de TIO2 e ZNO para aplicação em células fotoeletroquímicas

Anais do V Encontro de Iniciação Científica e I Encontro Anual de Iniciação ao Desenvolvimento Tecnológico e Inovação – EICTI 2016 - 05 e 07 de outubro de 2016 – Sessão Ciências Exatas e da TerraO presente trabalho surge num contexto de crescente demanda energética, na busca de soluções eficientes que permitam diminuir a dependência de combustíveis fósseis por meio do avanço das tecnologias associadas as fontes renováveis de energia. Este trabalho visa contribuir na área de pesquisa em materiais semicondutores desenvolvidos para aplicação em células fotoeletroquímicas mediante o entendimento de mecanismos cinéticos e termodinâmicos dos dispositivos que compõem esses dispositivos de conversão de energia

Síntese e caracterização de filmes finos nanoestruturados de óxido de ferro para potencial aplicação na geração de gás hidrogênio em células fotossintéticas

Dissertação de Mestrado apresentada ao Instituto Latino-Americano de Ciências da Vida e da Natureza da Universidade Federal da Integração Latino-Americana como parte dos requisitos para a obtenção do título de Mestre em Física Aplicada.A fotossíntese artificial em células eletroquímicas fotossintéticas, pretende emular a fotossíntese natural utilizando materiais fabricados pelo homem. Basicamente, o mecanismo de funcionamento das células fotossintéticas consiste na absorção da luz solar por parte de um material semicondutor e a utilização desta energia para a quebra da molécula de água e produção dos gases hidrogênio e oxigênio. Dentre os materiais semicondutores, o óxido de ferro é atrativo para ser utilizado nestes dispositivos devido ao seu estreito gap de energia (1,9 - 2,2 eV) que lhe permite absorver energia em toda a faixa ultravioleta e em grande parte da faixa visível do espectro eletromagnético. Assim, neste trabalho filmes finos de -Fe2O3 (óxido de ferro (III)) depositados sobre vidro condutor transparente foram obtidos por meio da técnica de Spray Pirólise. A deposição do material ocorreu a 450 ºC e com variação nas quantidades volumétricas (5, 15, 25 e 35 mL) de solução etanólica precursora de cloreto de ferro hexa-hidratado (0,2 mol·L -1 ). A partir de análises de difração de raios X e espectroscopia Raman foi possível confirmar a formação da fase hematita do Fe2O3, sem fases secundárias. A espessura dos filmes fabricados foi analisada por meio de medidas de perfilometria e os resultados demonstraram que todos os filmes possuem espessura na escala nanométrica, variando de ~100 a ~900 nm, de acordo com a quantidade de material depositada. As imagens de microscopia eletrônica de varredura mostram que os filmes mais finos – ou com menor quantidade de material depositado – possuem partículas nanométricas com formato bidimensional, e que conforme é aumentada a quantidade de material depositado, estas partículas tendem a se agrupar em formas tridimensionais. Fato que mostra variabilidade morfológica, em função da quantidade de material depositado. As medidas eletroquímicas mostram que o material exposto à luz (1 sol, 100 mW·cm-2 ) apresenta resposta satisfatória para o processo de produção de H2. A melhor resposta ocorreu para os filmes mais finos (espessura ~ 100 nm), nos que se obtiveram densidades de corrente de ~60 µA·cm-2 @ 1,23 V vs. RHE, quando iluminados. Estes filmes também foram os que apresentaram maior deslocamento do potencial de início de condução (onset potential) quando iluminados, passando de 1,05 para 0,74 V vs. RHE. Os resultados obtidos mostram que filmes finos de -Fe2O3 – podem ser facilmente preparados pelo método de Spray Pirólise e que os filmes mais finos (~ 100 nm) com partículas bidimensionais de grande área superficial e baixa espessura são melhores para a produção solar de gás hidrogênio – solar water splitting. Essas características podem estar relacionadas ao fato de que neles os portadores de carga são gerados próximo a superfície do material onde ocorrem as reações de quebra da molécula de água auxiliando, portanto, na redução das distâncias de difusão e nas recombinações dos portadores de carga

FBM-CSoC Control and Management System for Multi-Port Converter Applied in Hybrid Energy Storage System Used in Microgrid

Several management and control techniques for hybrid energy storage systems (HESS) with batteries and supercapacitors are presented in the literature applied to microgrids (MGs). The filter-based control strategy for defining the control loop actuation is one of the most widely used approaches with satisfactory performance. Variations of the Filter-Based Method (FBM) method are proposed to improve the control efficiency of the HESS under load disturbance and intermittent generator sources. However, not enough attention has been paid to the impacts of MG on the operational performance of batteries, despite the fact that they represent a non-negligible percentage of the total cost of MGs. In this paper, a control strategy called FBM-CSoC is proposed that focuses primarily on mitigating battery safety and degradation issues. The control strategy proposes a distribution of the charging and discharging current in a weighted proportional way to the normalized rated capacity and current state of charge (SoC) of each battery in the MG. This control strategy favors both the reduction of the internal temperature variation of the cells and the possibility of them operating in overcharging or over-discharging conditions. A comparative case study between the traditional FBM method and the FBM-CSoC, by means of numerical simulations, demonstrated that the load distribution occurs satisfactorily in energy storage systems. Finally, the FBM-CSoC method can be flexibly used for different types of battery technology and/or batteries with different SoCs integrated with supercapacitors