Synthesis Of ZnO and TiO2 By Biomimetization Of Eggshell Membranes And Its Evaluation As Anode In Dye-Sensitized Solar Cells

Esta tesis presenta un conjunto original de procedimientos para la síntesis de nanoestructuras de TiO2 y ZnO por biomimetización de membranas de cáscara de huevo obteniendo materiales valiosos para fotovoltaica como se muestra en su evaluación de rendimiento como ánodo en células solares sensibilizadas por colorante. "El manuscrito está dividido en 7 capítulos. En el primer capítulo, titulado Introducción, se presentan las bases teóricas para la comprensión de los procesos de biomimetización, membranas de cáscara de huevo, síntesis de ZnO y TiO2, y células solares sensibilizadas por colorantes (DSSC). Después del capítulo introductorio, el Capítulo 2 revela los objetivos generales y específicos de esta investigación. Posteriormente, el Capítulo 3 describe el procedimiento experimental utilizado para las síntesis y caracterizaciones de ZnO y TiO2, así como el procedimiento utilizado en el ensamblaje y la caracterización de las células fotovoltaicas. En el capítulo 4 se presentan y discuten los resultados obtenidos con las síntesis y la aplicación de los polvos como fotodoles en DSSC. En este capítulo, hemos decidido subdividirlo en secciones específicas para explicar cuestiones científicas específicas sobre el tema. En el capítulo 5 se presentan las conclusiones del estudio en vista de los diferentes aspectos: obtención de TiO2 biomimético y ZnO, diferencias entre los polvos sintetizados por biomimetización de las membranas de cáscara de huevo, y la caracterización de las células construidas con los polvos biomiméticos.Esta tesi presenta un conjunt original de procediments per a la síntesi de nanoestructuras de TiO2 i ZnO per biomimetización de membranes de corfa d'ou obtenint materials valuosos per a fotovoltaica com es mostra en la seua avaluació de rendiment com a ànode en cèl·lules solars sensibilitzades per colorant. "El manuscrit està dividit en 7 capítols. En el primer capítol, titulat Introducció, es presenten les bases teòriques per a la comprensió dels processos de biomimetización, membranes de corfa d'ou, síntesi de ZnO i TiO2, i cèl·lules solars sensibilitzades per colorants (DSSC) . Després del capítol introductori, el Capítol 2 revela els objectius generals i específics d'esta investigació. Posteriorment, el Capítol 3 descriu el procediment experimental utilitzat per a les síntesis i caracteritzacions de ZnO i TiO2, així com el procediment utilitzat en l'acoblament i la caracterització de les cèl·lules fotovoltaiques. En el capítol 4 es presenten i discutixen els resultats obtinguts amb les síntesis i l'aplicació de les pols com fotodoles en DSSC. En este capítol, hem decidit subdividir-ho en seccions específiques per a explicar qüestions científiques específiques sobre el tema. En el capítol 5 es presenten les conclusions de l'estudi en vista dels diferents aspectes: obtenció de TiO2 biomimético i ZnO, diferències entre les pols sintetitzats per biomimetización de les membranes de corfa d'ou, i la caracterització de les cèl·lules construïdes amb les pols biomiméticos.This thesis introduces an original set of procedures for the Synthesis of ZnO and TiO2 nanostructures by biomimetization of eggshell membranes obtaining valuable materiales for photovoltaic as shown on their performance evaluation as anode in Dye-Sensitized Solar Cells". The manuscript is divided into 7 chapters. In the first chapter, entitled Introduction, it is presented the theoretical bases for the understanding of the biomimetization processes, eggshell membranes, ZnO and TiO2 syntheses, and dye-sensitized solar cells (DSSC). After the introductory chapter, Chapter 2 reveals the general and specific objectives of this research. Subsequently, Chapter 3 describes the experimental procedure used for the syntheses and characterizations of ZnO and TiO2 as well as the procedure used in the assembly and characterization of the photovoltaic cells. In chapter 4 are presented and discussed the results obtained with the syntheses and application of the powders as photoanodes in DSSC. In this chapter, we have chosen to subdivide it into specific sections to explain specific scientific issues on the subject. In chapter 5 the conclusions of the study are presented in view of the different aspects: obtaining ZnO and biomimetic TiO2, differences between the powders synthesized by biomimetization of eggshell membranes, and the characterization of the cells constructed with the biomimetic powders.Camaratta, R. (2018). Synthesis Of ZnO and TiO2 By Biomimetization Of Eggshell Membranes And Its Evaluation As Anode In Dye-Sensitized Solar Cells [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/113416TESI

Eggshells as agro‐industrial waste substitute for CaCO3 in glass foams: A study on obtaining lower thermal conductivity

In this work, discarded glass bottles (GB) and eggshells (ES) were used to produce foam glass designed for thermal insulation. The literature on the thermal conductivity of foam glasses produced with eggshells is sparse. This material was used as pore‐forming agent at 3% and 5% weight fractions to obtain a foam glass with low thermal conductivity. Homogenized powders were uniaxially pressed, and the compacts were fired at three temperatures (800, 850, and 900°C). Raw materials were characterized by chemical analysis and particle size distribution. The foam glasses were characterized by their porosity, phases, compressive strength, and thermal conductivity. The best insulating properties were obtained for the composition containing 5 wt% ES fired at 800°C. This sample displayed a porosity of 91.4% while its thermal conductivity was of 0.037 W/m.K, with a compressive strength of 1.12 ± 0.38 MPa. Crystalline phases were observed in samples fired at 850 and 900°C as a result of the devitrification process. The final properties of the materials are comparable to those of commercial foam glasses obtained from non‐renewable, more expensive raw materials, a great indicator that the studied compositions could be used as an environmentally friendly substitute

Desenvolvimento de espumas vítreas a partir de garrafa e casca de ovo

Este trabalho tem como foco a produção de espumas vítreas a partir de materiais reciclados, fazendo uso dematéria-prima de fácil acesso local e alta incidência no mercado: garrafas de cerveja não retornáveis e cascade ovo, como agente espumante. Para tanto, investigou-se a influência da temperatura de queima, da granulometriado vidro precursor e do percentual de agente espumante na expansão volumétrica dos corpos cerâmicos.Esses foram formulados com 3% e 5% em massa de agente espumante, utilizando vidros com granulometriaspadronizadas por peneiras mesh #100, #200 e #325, conformados em uma prensa uniaxial com 40MPa. Os corpos de prova foram queimados nas temperaturas de 700 ºC, 800 ºC e 900 ºC com taxa de 2,5ºC/min. As espumas vítreas foram avaliadas por sua expansão volumétrica, densidade, diâmetros de poros eanálise de difração de raios- X (DRX). Verificou-se grande importância da granulometria do vidro e temperaturade queima na formação da fase vítrea ideal para favorecimento da expansão volumétrica das espumasvítreas. O percentual de agente espumante influenciou na expansão, de modo que com 3% de agente espumantese obteve os maiores valores de expansão volumétrica. Fases cristalinas foram observadas nas amostrasqueimadas a 800 °C e 900 °C como sinal de desvitrificação.Palavras-chave: Casca de ovo, expansão volumétrica, espumas vítreas

Electrochemical Deposition Mechanism for ZnO Nanorods: Diffusion Coefficient and Growth Models

Fabrication of nanostructured ZnO thin films is a critical process for many applications based on semiconductor devices. So on understanding of the electrochemical deposition mechanism is also fundamental for knowing the optimal conditions on growth of ZnO nanorods by electrodeposition. In this paper the electrochemical mechanism for ZnO nanorods formation is studied. Results are based on the evolution of the diffusion coefficient using the Cotrell equation, and different growth models proposed by Scharifcker and Hills for nucleation and growth.Reyes Tolosa, MD.; Orozco Messana, J.; Lima, A.; Camaratta, R.; Pascual Guillamón, M.; Hernández Fenollosa, MDLÁ. (2011). Electrochemical Deposition Mechanism for ZnO Nanorods: Diffusion Coefficient and Growth Models. Journal of The Electrochemical Society. 158(11):107-110. doi:10.1149/0.020111jes1071101581

Low cost hybrid solar cell integration on wall tiles

On this paper the first Building Integrated Hybrid Photovoltaic (BIHPV) cell obtained on a commercial tile is presented. The experimental techniques used allow a future low cost development of these cells for its massive use on facades for buildings. The basic concept includes a metal projected layer as back contact with an electron injection layer of electrodeposited ZnO, an organic PBCBM/P3HT photovoltaic cell with a closing TCO thin film on top. Integration with the substrate problems have been solved and allow further work on cell performance and durability.Reyes Tolosa, MD.; Orozco Messana, J.; Hernández Fenollosa, MDLÁ.; Camaratta, R.; Niedersberg Correia, Á.; Bolink, HJ.; Soriano, A.... (2011). Low cost hybrid solar cell integration on wall tiles. ECS Transactions. 41(4):141-146. doi:10.1149/1.3628619S14114641

Utilização de pó de vidro em uma massa industrial de cerâmica branca

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Obtenção de tialita através da preparação de pós por sol-gel com o auxílio da aspersão por plasma

O objetivo desta dissertação foi estudar a produção de pós de titanato de alumínio - tialita - pelo processo sol-gel associado à aspersão térmica por plasma. Foram investigados 3 tipos de solventes (etilenoglicol, álcool etílico e água) para a obtenção de um pó com características adequadas para a aplicação por aspersão ténnica a plasma. Os pós foram preparados por co-precipitação de sais inorgânicos de titânio e alumínio através da desestabilização das soluções com uma base forte. Os produtos obtidos foram então secos, calcinados em diferentes temperaturas, observando a evolução das fases. Alternativamente, pós pré-calcinados foram submetidos à aspersão térmica a plasma contra um recipiente com água, e contra um substrato de aço baixo carbono, proporcionando um resfriamento rápido. Os pós obtidos foram caracterizados por análises terrnodiferenciais (ATD) e termogravimétricas (ATG), análise granulométrica por difração de laser, análise da evolução de fases em função da temperatura de calcinação (e após aspersão térmica) por difração de raios X, análise da homogeneidade química e morfologia das partículas utilizando microscopia eletrônica de varredura (MEV) com o auxílio de espectrômetro de energia dispersiva (EDS). Os resultados mostraram que é possível obter, via sol-gel, matérias-primas adequadas para a formação da fase tialita após calcinação a temperaturas acima de 1300°C ou calcinando-se a cerca de 600°C e aspergindo em chama plásmica. Os diferentes solventes utilizados proporcionaram a produção de pós com diferentes morfologias e graus de homogeneidade química. Os pós apresentaram uma distribuição de titânio e alumínio na mesma partícula, sendo que a utilização de etilenoglicol corno solvente levou à maior homogeneidade. Com menores taxas de aquecimento nas calcinações (150Kfh), em temperaturas entre 800 e 1200°C, ocorre a segregação desses elementos com formação e crescimento de grãos de rutila e coríndon. Já com o rápido aquecimento e resfriamento, característicos da aspersão térmica por chama plásmica, a fase final preponderante é a tialita, tanto com resfriamento em água quanto no resfriamento sobre um substrato.This work has the purpose of studying the production of a ceramic powder of aluminurn titanate - tialita - by sol-gel process associated with plasma spraying. Three kinds of solvents (ethyleneglicol, ethyl alcohol, and distillated water) were investigated in order to obtain a powder with adequate characteristics to be used as feedstock in plasma spray technique. The powders were made by co-prectpttation of inorganic salts of titanium and aluminurn through destabilization of the solutions using a strong base. The products obtained were dried, calcinated at different temperatures with attention to the phase evolution. Alternately, powders pré-calcinated were submitted to plasma thermal spraying in water and in a low-carbon steel substrate, providing an intense cooling rate. The powders obtained were characterized by differential thermal analysis (DT A) and thermogravimetric analysis (TGA), particle size analysis by laser diffraction, phase evaluation in function of calcinations temperature by X ray diffraction, chemical homogeneity and particle morphology using scanning electron microscopy (SEM) with energy dispersive spectrometer (EDS). The results showed that is possible obtain, by sol-gel, adequate feedstock to formation of tialita phase after calcinations at temperatures above 1300°C, or calcining at temperatures near 600°C followed by thermal spraying with plasma flame. The different kinds of solvents used, propitiated the production of powders with different morphologies and degrees of chemical homogeneity. With low heating rates in calcinations (150Kih), at temperatures between 800°C and 1200°C, occurs the segregation of aluminum and titaniurn with formation and growing of corundum and rutile phases. Since with fast heating and cooling propitiate by plasma spraying, the preponderant final phase is tialite in the substrate (water or metallic) aspersion