Desenvolvimento do sistema de protecção, monitorização e gestão de baterias de iões de lítio do tipo LiFePO4 para aplicação em veículos eléctricos

A mobilidade é considerada um dos factores chave na sustentabilidade e desenvolvimento de qualquer economia. Em Portugal essa realidade não é diferente. Em 2011 verifica-se que 41% do consumo global de combustíveis pertence ao sector rodoviário [1] o que evidencia a sua relevância na economia do país. No que concerne aos veículos de tracção eléctrica, começaram a surgir nos finais do séc. XIX, e no início do séc. XX nos Estados Unidos da América representavam 38% dos veículos [2]. Diversos factores económicos e tecnológicos conduziram a um crescente desinteresse por parte da indústria em investir na produção deste tipo de veículos. Contudo com a introdução de baterias de iões de lítio em veículos de tracção eléctrica, torna-os viáveis e competitivos. Neste trabalho é proposto o desenvolvimento de um sistema de gestão de baterias de iões de lítio do tipo LiFePO4 para aplicação em veículos eléctricos. O sistema deverá assegurar a protecção das baterias e indicar o estado de carga das mesmas. Este sistema permitirá uma optimização no uso deste género de baterias, proporcionará uma melhor utilização, aumentando a sua vida útil. O sistema irá ser aplicado e testado experimentalmente no veículo eléctrico ecológico (Veeco). No âmbito do projecto Veeco foi projectado e construído um banco de ensaios utilizado na análise do comportamento das baterias, e determinar quais os requisitos necessários para o sistema de gestão desenvolvido. Foi também projectado e realizado um sistema de aquisição e processamento de dados que permite obter informações acerca da bateria, dados que estarão disponíveis no interface Homem-máquina do Veeco.

Biodiesel production over lithium modified lime catalysts: activity and deactivation

Biodiesel production by methanolysis of semi-refined rapeseed oil was studied over lime based catalysts. In order to improve the catalysts basicity a commercial CaO material was impregnated with aqueous solution of lithium nitrate (Li/Ca = 03 atomic ratio). The catalysts were calcined at 575 degrees C and 800 degrees C, for 5 h, to remove nitrate ions before reaction. The XRD patterns of the fresh catalysts, including the bare CaO, showed lines ascribable to CaO and Ca(OH)(2). The absence of XRD lines belonging to Li phases confirms the efficient dispersion of Li over CaO. In the tested condition (W-cat/W-oil = 5%; CH3OH/oil = 12 molar ratio) all the fresh catalysts provided similar biodiesel yields (FAME >93% after 4 h) but the bare CaO catalyst was more stable. The activity decay of the Li modified samples can be related to the enhanced, by the higher basicity, calcium diglyceroxide formation during methanolysis which promotes calcium leaching. The calcination temperature for Li modified catalysts plays an important role since encourages the crystals sinterization which appears to improve the catalyst stability. (C) 2013 Elsevier B.V. All rights reserved.

Molybdenum Complexes Bearing the Tris(1-pyrazolyl)methanesulfonate Ligand: Synthesis, Characterization and Electrochemical Behaviour

The tris(1-pyrazolyl)methanesulfonate lithium salt Li(Tpms) [Tpms = SO3C(pz)(3)-] reacts with [Mo(CO)(6)] in NCMe heated at reflux to yield Li[Mo(Tpms)(CO)(3)] (1), which, upon crystallization from thf, forms the coordination polymer [Mo(Tpms)(CO)(2)(mu-CO)Li(thf)(2)](n) (2). Reaction of 1 with I-2, HBF4 or AgBF4 yields [Mo(Tpms)I(CO)(3)] (3), (Mo(Tpms)-H(CO)(3)] (5) or (Mo(Tpms)O-2](2)(mu-O) (7), respectively. The high-oxidation-state dinuclear complexes [{Mo(Tpms)O(mu-O)}(2)] (4) and [{Mo(tpms)OCl)(2)](mu-O) (6) are formed upon exposure to air of solutions of 3 and 5, respectively. Compounds 1-7, which appear to be the first tris(pyrazolyl)methanesulfonate complexes of molybdenum to be reported, were characterized by IR, H-1 and C-13 NMR spectroscopy, ESI-MS, elemental analysis, cyclic voltammetry and, in the cases of Li(Tpms) and compounds 2, 4.2CH(3)CN, 6.6CHCl(3) and 7, by X-ray diffraction analyses. Li(Tpms) forms a 1D polymeric structure (i.e., [Li(tpms)](n)} with Tpms as a tetradentate N2O2 chelating ligand that bridges two Li cations with distorted tetrahedral coordination. Compound 2 is a 1D coordination polymer in which Tpms acts as a bridging tetradentate N3O ligand and each Li(thf)(2)(+) moiety is coordinated by one bridging CO ligand and by the sulfonyl group of a contiguous monomeric unit. In 4, 6 and 7, the Tpms ligand is a tridentate chelator either in the NNO (in 4) or in the NNN (in 6 and 7) fashion. Complexes 1, 3 and 5 exhibit, by cyclic voltammetry, a single-electron oxidation at oxidation potential values that indicate that the Tpms ligand has an electron-donor character weaker than that of cyclopentadienyl.

O impacto energético e as emissões de CO2 dos veículos eléctricos em Portugal

Para a diminuição da dependência energética de Portugal face às importações de energia, a Estratégia Nacional para a Energia 2020 (ENE 2020) define uma aposta na produção de energia a partir de fontes renováveis, na promoção da eficiência energética tanto nos edifícios como nos transportes com vista a reduzir as emissões de gases com efeito de estufa. No campo da eficiência energética, o ENE 2020 pretende obter uma poupança energética de 9,8% face a valores de 2008, traduzindo-se em perto de 1800 milhões de tep já em 2015. Uma das medidas passa pela aposta na mobilidade eléctrica, onde se prevê que os veículos eléctricos possam contribuir significativamente para a redução do consumo de combustível e por conseguinte, para a redução das emissões de CO2 para a atmosfera. No entanto, esta redução está condicionada pelas fontes de energia utilizadas para o abastecimento das baterias. Neste estudo foram determinados os consumos de combustível e as emissões de CO2 de um veículo de combustão interna adimensional representativo do parque automóvel. É também estimada a previsão de crescimento do parque automóvel num cenário "Business-as-Usual", através dos métodos de previsão tecnológica para o horizonte 2010-2030, bem como cenários de penetração de veículos eléctricos para o mesmo período com base no método de Fisher- Pry. É ainda analisado o impacto que a introdução dos veículos eléctricos tem ao nível dos consumos de combustível, das emissões de dióxido de carbono e qual o impacto que tal medida terá na rede eléctrica, nomeadamente no diagrama de carga e no nível de emissões de CO2 do Sistema Electroprodutor Nacional. Por fim, é avaliado o impacto dos veículos eléctricos no diagrama de carga diário português, com base em vários perfis de carga das baterias. A introdução de veículos eléctricos em Portugal terá pouca expressão dado que, no melhor dos cenários haverão somente cerca de 85 mil unidades em circulação, no ano de 2030. Ao nível do consumo de combustíveis rodoviários, os veículos eléctricos poderão vir a reduzir o consumo de gasolina até 0,52% e até 0,27% no consumo de diesel, entre 2010 e 2030, contribuindo ligeiramente uma menor dependência energética externa. Ao nível do consumo eléctrico, o abastecimento das baterias dos veículos eléctricos representará até 0,5% do consumo eléctrico total, sendo que parte desse abastecimento será garantido através de centrais de ciclo combinado a gás natural. Apesar da maior utilização deste tipo de centrais térmicas para produção de energia, tanto para abastecimento das viaturas eléctricas, como para o consumo em geral, verifica-se que em 2030, o nível de emissões do sistema electroprodutor será cerca de 46% inferior aos níveis registados em 2010, prevendo-se que atinja as 0,163gCO2/kWh produzido pelo Sistema Electroprodutor Nacional devido à maior quota de produção das fontes de energia renovável, como o vento, a hídrica ou a solar.

Projecto de um conversor redutor CC-CC comutado para SoC

A evolução da tecnologia CMOS tem possibilitado uma maior densidade de integração de circuitos tornando possível o aumento da complexidade dos sistemas. No entanto, a integração de circuitos de gestão de potência continua ainda em estudo devido à dificuldade de integrar todos os componentes. Esta solução apresenta elevadas vantagens, especialmente em aplicações electrónicas portáteis alimentadas a baterias, onde a autonomia é das principais características. No âmbito dos conversores redutores existem várias topologias de circuitos que são estudadas na área de integração. Na categoria dos conversores lineares utiliza-se o LDO (Low Dropout Regulator), apresentando no entanto baixa eficiência para relações de conversão elevadas. Os conversores comutados são elaborados através do recurso a circuitos de comutação abrupta, em que a eficiência deste tipo de conversores não depende do rácio de transformação entre a tensão de entrada e a de saída. A diminuição física dos processos CMOS tem como consequência a redução da tensão máxima que os transístores suportam, impondo o estudo de soluções tolerantes a “altatensão”, com o intuito de manter compatibilidade com tensões superiores que existam na placa onde o circuito é incluído. Os sistemas de gestão de energia são os primeiros a acompanhar esta evolução, tendo de estar aptos a fornecer a tensão que os restantes circuitos requerem. Neste trabalho é abordada uma metodologia de projecto para conversores redutores CCCC comutados em tecnologia CMOS, tendo-se maximizado a frequência com vista à integração dos componentes de filtragem em circuito integrado. A metodologia incide sobre a optimização das perdas totais inerentes à comutação e condução, dos transístores de potência e respectivos circuitos auxiliares. É apresentada uma nova metodologia para o desenvolvimento de conversores tolerantes a “alta-tensão”.

Novel Scorpionate and Pyrazole Dioxovanadium Complexes, Catalysts for Carboxylation and Peroxidative Oxidation of Alkanes

The dioxovanadium(V) complexes [VO2(3,5-Me(2)Hpz)(3)][BF4] (1) (pz = pyrazolyl), [VO2{SO3C(pz)(3)}] (2), [VO2{HB(3,5-Me(2)pz)(3)}] (3) and [VO2{HC(pz)(3)}][BF4] (4), bearing pyrazole or scorpionate ligands, were obtained by reaction of triethyl vanadate [VO(OEt)(3)] with hydrotris(3,5-dimethyl-1-pyrazolyl)methane [HC(3,5-Me(2)pz)(3)] or 3,5-dimethylpyrazole (3,5-Me(2)Hpz; 1), lithium tris(1-pyrazolyl)methanesulfonate {Li[SO3C(pz)(3)], 2}, potassium hydrotris(3,5-dimethyl-1-pyrazolyl)borate {K[HB(3,5-Me(2)pz)(3)], 3} and hydrotris(1-pyrazolyl)methane [HC(pz)(3), 4], respectively. Treatment of [VO(OEt)(3)] with potassium hydrotris(1-pyrazolyl)borate {K[HB(pz)(3)]} led to the mixed eta(3)-tris(pyrazolyl)borate and eta(2)-bis(pyrazolyl)borate oxovanadium(IV) complex [VO{HB(pz)(3)}{H2B(pz)(2)}, 5]. The compounds were characterized by elemental analyses, IR, NMR and EPR spectroscopy, FAB and ESI mass spectrometry, cyclic voltammetry and, for 5, also by single crystal X-ray diffraction analysis. All complexes exhibit catalytic activity in the single-pot carboxylation [in trifluoroacetic acid/potassium peroxodisulfate (CF3COOH/K2S2O8)] of gaseous alkanes (methane and ethane) to carboxylic acids (yields up to 40%. TONs up to 157) and in the peroxidative oxidation [in water/acetonitrile (H2O/NCMe)] of liquid alkanes (cyclohexane and cyclopentane) to the corresponding alcohols and ketones (yields up to 24%, TONs up to 117), under mild conditions.

Projecto de um regulador linear de tensão: LDO

Os reguladores de tensão LDO são utilizados intensivamente na actual indústria de electrónica, são uma parte essencial de um bloco de gestão de potência para um SoC. O aumento de produtos portáteis alimentados por baterias levou ao crescimento de soluções totalmente integradas, o que degrada o rendimento dos blocos analógicos que o constituem face às perturbações introduzidas na alimentação. Desta forma, surge a necessidade de procurar soluções cada vez mais optimizadas, impondo assim novas soluções, e/ou melhoramentos dos circuitos de gestão de potência, tendo como objectivo final o aumento do desempenho e da autonomia dos dispositivos electrónicos. Normalmente este tipo de reguladores tem a corrente de saída limitada, devido a problemas de estabilidade associados. Numa tentativa de evitar a instabilidade para as correntes de carga definidas e aumentar o PSRR do mesmo, é apresentado um método de implementação que tem como objectivo melhorar estas características, em que se pretende aumentar o rendimento e melhorar a resposta à variação da carga. No entanto, a técnica apresentada utiliza polarização adaptativa do estágio de potência, o que implica um aumento da corrente de consumo. O regulador LDO foi implementado na tecnologia CMOS UMC 0.18μm e ocupa uma área inferior a 0,2mm2. Os resultados da simulação mostram que o mesmo suporta uma transição de corrente 10μA para 100mA, com uma queda de tensão entre a tensão de alimentação e a tensão de saída inferior a 200mV. A estabilidade é assegurada para todas as correntes de carga. O tempo de estabelecimento é inferior a 6μs e as variações da tensão de saída relativamente a seu valor nominal são inferiores a 5mV. A corrente de consumo varia entre os 140μA até 200μA, o que permite atingir as especificações proposta para um PSRR de 40dB@10kHz.

Acompanhamento dos trabalhos de construção de um hotel SANAHotels Amoreiras

Este trabalho final de mestrado baseou-se no acompanhamento da construção do hotel SANA Amoreiras, situado na Avenida Duarte Pacheco nº 12. O empreiteiro geral foi a empresa FDO Construções. Existindo também uma equipa de fiscalização, LMSA, contratada pelo Dono de Obra de forma a efectuar todo o controlo de qualidade. O TFM baseou-se no estágio efectuado para o Dono de obra do hotel onde fui devidamente acompanhada por uma engenheira, orientadora de estágio, que acompanhou de perto o desempenho da minha actividade. Esta função teve como objectivos a gestão de projecto de hotel, interligação entre projectistas e empreiteiro geral, bem prestar o devido acompanhamento de todos trabalhos a realizar. Acompanhei a realização de dois quartos modelo onde o objectivo do Dono de Obra foi testar as diversas soluções ao nível de revestimentos, sanitários, iluminação, mobiliário, decoração e outras soluções de arquitectura, soluções estas a implementar no hotel. Acompanhei também a realização de reuniões de compatibilização e coordenação de todos os projectos de especialidades com o projecto de arquitectura, nomeadamente Avac, Instalações eléctricas, Comunicações, Segurança, Águas, Esgotos, Gás, Incêndio, Cozinhas de forma a ser possível efectuar consultas aos empreiteiros e adjudicar todas estas empreitadas. Foi efectuada uma abordagem à descrição do hotel, suas características, indicação das razões que levaram à sua construção e descrição das várias empreitadas de construção realizadas até então, tal como, demolição, escavação, estrutura, acabamentos e especialidades.

Otimização de sistema de absorção, com coletores solares, para refrigeração de espaços condicionados termicamente (a chiller)

Nos dias que correm questões ambientais e considerações energéticas obrigam a uma inovação constante na procura de soluções de baixo consumo energético e de impacto ambiental baixo, nomeadamente no que diz respeito aos sistemas de climatização e refrigeração. Têm vindo a ser criadas medidas, tanto a nível internacional como nacional, no sentido de reduzir as emissões nocivas para a atmosfera, consequência do excessivo consumo de combustíveis fósseis, e do aumento da rentabilidade da energia e maior utilização de energias renováveis. O presente estudo de dimensionamento de um sistema de absorção, a brometo de lítio/água, com coletores solares, tem por base o sistema de compressão existente num edifício de serviços no centro de Lisboa. Foi efetuada uma analise simplificada dos seus dados de consumo energético, de maneira a verificar a viabilidade económica da substituição do equipamento existente e instalação de um sistema de coletores solares. Concluiu-se que a substituição do equipamento e a instalação de coletores solar, não é atrativa do ponto de vista económico, nesta solução em particular. Contudo, verifica-se uma considerável redução do impacto ambiental do consumo energético do edifício.

Mobi_System: A Personal Travel Assistance for Electrical Vehicles in Smart Cities

In this work it is proposed the design of a mobile system to assist car drivers in a smart city environment oriented to the upcoming reality of Electric Vehicles (EV). Taking into account the new reality of smart cites, EV introduction, Smart Grids (SG), Electrical Markets (EM), with deregulation of electricity production and use, drivers will need more information for decision and mobility purposes. A mobile application to recommend useful related information will help drivers to deal with this new reality, giving guidance towards traffic, batteries charging process, and city mobility infrastructures (e. g. public transportation information, parking places availability and car & bike sharing systems). Since this is an upcoming reality with possible process changes, development must be based on agile process approaches (Web services).

Dependência entre a performance de baterias VRLA e as características físico-químicas da matéria activa positiva

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Química e Biológica

Design and evaluation of multi-band RF energy harvesting circuits and antennas for WSNs

Radio frequency (RF) energy harvesting is an emerging technology that will enable to drive the next generation of wireless sensor networks (WSNs) without the need of using batteries. In this paper, we present RF energy harvesting circuits specifically developed for GSM bands (900/1800) and a wearable dual-band antenna suitable for possible implementation within clothes for body worn applications. Besides, we address the development and experimental characterization of three different prototypes of a five-stage Dickson voltage multiplier (with match impedance circuit) responsible for harvesting the RF energy. Different printed circuit board (PCB) fabrication techniques to produce the prototypes result in different values of conversion efficiency. Therefore, we conclude that if the PCB fabrication is achieved by means of a rigorous control in the photo-positive method and chemical bath procedure applied to the PCB it allows for attaining better values for the conversion efficiency. All three prototypes (1, 2 and 3) can power supply the IRIS sensor node for RF received powers of -4 dBm, -6 dBm and -5 dBm, and conversion efficiencies of 20, 32 and 26%, respectively. © 2014 IEEE.

Homo-and heteropolymetallic 3-(2-pyridyl)pyrazolate manganese and rhenium complexes

fac-[MBr(CO)(3)(pypzH)] (M = Mn, Re; pypzH = (3-(2-pyridyl) pyrazole) complexes are prepared from fac[ MBr(CO)(3)(NCMe)(2)] and pypzH. The result of their deprotonation depends on the metallic substrate: the rhenium complex affords cleanly the bimetallic compound [fac-{Re(CO)(3)(mu(2)-pypz)}] 2 (mu(2)-pypz = mu(2)-3-(2pyridyl-. 1N) pyrazolate-2. 1N), which was crystallographically characterized, whereas a similar manganese complex was not detected. When two equivalents of pyridylpyrazolate are used, polymetallic species [fac-M(CO) 3(mu(2)-pypz)(mu(3)-pypz) M'] (mu(3)-pypz = mu(3)-3-(2-pyridyl-kappa N-1) pyrazolate-1 kappa 2N, N: 2. 1N:; M = Mn, M' = Li, Na, K; M = Re, M' = Na) are obtained. The crystal structures of the manganese carbonylate complexes were determined. The lithium complex is a monomer containing one manganese and one lithium atom, whereas the sodium and potassium complexes are dimers and reveal an unprecedented coordination mode for the bridging 3-(2-pyridyl) pyrazolate ligand, where the nitrogen of the pyridyl fragment and the nitrogen-1 of pyrazolate are chelated to manganese atoms, and each nitrogen-2 of pyrazolate is coordinated to two alkaline atoms. The polymetallic carbonylate complexes are unstable in solution and evolve spontaneously to [fac-{Re(CO) 3(mu(2)-pypz)}](2) or to the trimetallic paramagnetic species [MnII(mu(2)-pypz) 2{fac-{MnI(CO) 3(mu(2)-pypz)}(2)}]. The related complex cis-[MnCl2(pypzH)(2)] was also synthesized and structurally characterized. The electrochemical behavior of the new homo-and heteropolymetallic 3-(2-pyridyl) pyrazolate complexes has been studied and details of their redox properties are reported.

NiII, CuII and ZnII complexes with a sterically hindered scorpionate ligand (TpmsPh) and catalytic application in the diasteroselective nitroaldol (Henry) reaction

The Ni-II and Zn-II complexes [MCl(Tpms(Ph))] (Tpms(Ph) = SO3C(pz(Ph))(3), pz = pyrazolyl; M = Ni 2 or Zn 3) and the Cu-II complex [CuCl(Tpms(Ph))(H2O)] (4) have been prepared by treatment of the lithium salt of the sterically demanding and coordination flexible tris(3-phenyl-1-pyrazolyl)methanesulfonate (Tpms(Ph))(-) (1) with the respective metal chlorides. The (Tpms(Ph))(-) ligand shows the N-3 or N2O coordination modes in 2 and 3 or in 4, respectively. Upon reaction of 2 and 3 with Ag(CF3SO3) in acetonitrile the complexes [M(Tpms(Ph))-(MeCN)](CF3SO3) (M = Ni 5 or Zn 6, respectively) were formed. The compounds were obtained in good yields and characterized by analytic and spectral (IR, H-1 and C-13{H-1} NMR, ESI-MS) data, density functional theory (DFT) methods and {for 4 and [(Bu4N)-Bu-n](Tpms(Ph)) (7), the tatter obtained upon Li+ replacement by [(Bu4N)-Bu-n](+) in Li(Tpms(Ph))} by single crystal X-ray diffraction analysis. The Zn-II and Cu-II complexes (3 and 4, respectively) act as efficient catalyst precursors for the diastereoselective nitroaldol reaction of benzaldehydes and nitroethane to the corresponding beta-nitroalkanols (up to 99% yield, at room temperature) with diastereoselectivity towards the formation of the anti isomer, whereas the Ni-II complex 2 only shows a modest catalytic activity.

Fonte comutada de baixa tensão para utilização em supercondensadores como fonte primária de energia

Dissertação para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Electrotécnica Ramo Energia