Tecnologia de células a combustível

The fuel cell principle was discovered by Sir Grove 150 years ago. However material problems prohibited its commercialization for a long time. A change has been occurring during the last 30 years, so two types of fuel cell technologies can be distinguished: low and high temperature operation cells. Nowadays, only phosphoric acid cells are commercially offered as 200 kWel power plants. Membrane cells are more suitable for automobile electrotraction with a very low (or no) environmental impact. The fuel continues, however, to play a very particular role, since hydrogen is not easy to store and to transport. The more promising target is the utilization of liquid methanol. The Brazilian scenario concerning this kind of technology is discussed.

Células a combustível de baixa potência para aplicações estacionárias

A paradigmatic shift in developing fuel cell for stationary applications has been occurring in the last ten years. Previously, 100 kW class to a few MW class power plants were preferred but recently, the development has drifted towards units of only a few kW. The motivation is the present market situation, which favors disperse residential electric power generation from natural or liquefied gas. Membrane-type fuel cells are very promising for this application, due to their present state of development in the automobile industry. More recently, small ceramic fuel cells (SOFC) has also been found to be adequate for this application. Considering a family of 4 members, 1 kW (electric) units seem to be optimal for individual residences. This presentation discusses briefly the Brazilian scenario with respect to these units.

Métodos de preparação de nanopartículas metálicas suportadas em carbono de alta área superficial, como eletrocatalisadores em células a combustível com membrana trocadora de prótons

Fuel cells are attracting much interest as efficient and clean energy conversion devices. The main components of low temperature fuel cells are the electrocatalysts used to promote the anodic and cathodic reactions, which are based on platinum and platinum alloys. These electrocatalysts are normally prepared in the form of metal nanoparticles supported on a conductive material, usually high surface area carbon, to improve catalyst utilization and reduce cost. This work presents and comments some methods used presently to produce these electrocatalysts. The performances of the produced electrocatalysts are compared to that of state-of-the-art commercial E-TEK electrocatalysts.

Direcionamentos da tecnologia industrial de células a combustível de óxidos sólidos

This manuscript shows an overview of the solid oxide fuel cell (SOFC) technology based on industrial developments. The information presented has been collected mostly at conferences that the authors attended. It is observed that several companies have been pursuing the development of the SOFC technology. Significant advances in stability and power density have raised the economic interest in this technology recently. It is revealed that the SOFC materials are essentially the same ones that have been used in the past decades, and that the two most important designs of pre-commercial SOFC prototypes are the tubular and planar ones.

Em busca da sustentabilidade: células solares sensibilizadas por extratos naturais

The present work reports the use of anthocyanins extracted from mulberry (Morus Alba L.), raspberry (Rubus Idaeus L.) and blueberry (Vaccinium myrtillus L.) as sensitizers in dye-sensitized solar cells. The conversion efficiency of these devices is dependent on the extracts employed and can be rationalized in terms of their composition and spectral properties. Solar cells sensitized by the mulberry extract showed the highest efficiency among the fruits investigated. Moreover, a 16 cm² active area solar cell with the mulberry extract has presented fair good efficiency of conversion for natural dye-based solar cells, besides stability over twenty weeks, showing perspectives for developing these low cost devices with a commercial viability.

Desenvolvimento de processo de produção de conjuntos eletrodo-membrana-eletrodo para células a combustível baseadas no uso de membrana polimérica condutora de prótons (PEMFC) por impressão a tela

Proton exchange membrane fuel cell (PEMFC) requires membrane electrode assemblies (MEA) to generate electrical energy from hydrogen and oxygen. In this study a MEA production process by sieve printing and an ink composition were developed to produce catalyst layers of MEAs. The deposition of the exact catalyst content was possible on cathodes and anodes with only one print step. The optimal ink developed shown viscosity of 2.75 Pa s, density 1.27 g cm-3, total solid content of 33.76 % and tack of 92 U.T. The electrodes prepared in only one printing step showed higher performance than those prepared in several steps.

Desenvolvimento de tecnologia para confecção de eletrodos e conjuntos eletrodo-membrana-eletrodo (MEA) por impressão à tela para aplicação em módulos de potência de células PEMFC

Significant functions in the Proton Exchange Membrane Fuel Cells (PEMFCs) rely on Gas Diffusion Layers (GDLs), such as control the water balance in the membrane electrode assembly (MEA), allow suitable gas permeability and porosity, etc. Aware of the GDL importance in the cell performance and its great demand in scale-up projects, the fuel cell research group at Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares (IPEN) has developed a Sieve Printing method (innovative in Brazil) as a strategic solution for producing GDL and electrodes used in high power PEMFC stacks. The method has shown to be adequate to fabricate low cost electrodes, GDLs of different dimensions and to produce any amount of MEAs for power stacks.

Atividade de extratos de Arrabidaea chica (Humb. & Bonpl.) Verlot obtidos por processos biotecnológicos sobre a proliferação de fibroblastos e células tumorais humanas

Arrabidaea chica (H&B) Verlot is a plant popularly known as Pariri and this species is a known source of anthocyanins, flavonoids and tannins. This report describes an approach involving enzymatic treatment prior to extraction procedures to enhance A chica crude extract anticancer activity. Anticancer activity in human cancer cell lines in vitro using a 48 h SRB cell viability assay was performed to determine growth inhibition and cytotoxic properties. The final extraction yield without enzyme treatment was higher (24.28%) compared to the enzyme-treated material (19.03%), with an enhanced aglycones anthocyanin ratio as determined by HPLC- DAD and LC-MS with direct infusion.

CÉLULAS SOLARES SENSIBILIZADAS POR CORANTES NATURAIS: UM EXPERIMENTO INTRODUTÓRIO SOBRE ENERGIA RENOVÁVEL PARA ALUNOS DE GRADUAÇÃO

An interesting practical experiment about the preparation of dye–sensitized solar cells (DSSC) using natural dyes were carried out by the undergraduate students in the chemistry course at UNICAMP . Natural dyes were extracted from blueberries (Vaccinium myrtillus L.), jabuticabas (Myrciaria cauliflora), raw and cooked beets (Beta vulgaris L.), and annattos (Bixa orellana L.), which were used to sensitize TiO2 films that composed the photoanode in the DSSC. A polymer electrolyte containing an iodide/triiodide redox couple was used in lieu of the use of liquid solutions to prevent any leakage in the devices. A maximum solar-to-electric energy conversion of 0.26 ± 0.02% was obtained for the solar cell prepared with annatto extracts. This experiment was an effective way to illustrate to the undergraduate students how to apply some of the chemical concepts that they learned during their chemistry course to produce electric energy from a clean and renewable energy source. Teachers could also exploit the basics of the electronic transitions in inorganic and organic compounds (e.g., metal-to-ligand charge transfer and ϖ-ϖ* transitions), thermodynamics (e.g., Gibbs free energy), acid–base reactions in the oxide solid surface and electrolyte, and band theory (i.e., the importance of the Fermi level energy).

Efeito de exsudatos de cultura de células de plantas em juvenis de segundo estádio de Meloidogyne incognita

Calus foram obtidos de tomateiro (Lycopersicon esculentum), cafeeiro (Coffea arabica), alfafa (Medicago sativa), orquídea (Dendrobium nobile), mostarda (Brassica rapa), batata doce (Ipomoea batatas), fumo (Nicotiana tabacum), cenoura (Daucus carota) e Crotalaria juncea em meio sólido de Murashige & Skoog (MS) seguido do cultivo em meio líquido MS em temperatura de 25-28 ºC. Após um mês, a suspensão foi passada em membrana Millipore 0,22 µm, obtendo-se, assim, o exsudato da cultura de células de cada planta testada. Ovos ou juvenis de segundo estádio (J2) de Meloidogyne incognita foram incubados nesses exsudatos e avaliadas as percentagens de eclosão, mobilidade e mortalidade dos J2. Com exceção dos ovos incubados em exsudato de orquídea, todos os demais inibiram a eclosão quando comparados com a incubação em água (testemunha). Entretanto, nos exsudatos de L. esculentum, cafeeiro e C. juncea a inibição foi mais drástica, semelhante ao aldicarb, mas significativamente diferente e menor do que em soluções contendo ingredientes do meio MS (1-5). Todos os exsudatos reduziram a mobilidade e aumentaram a mortalidade, com maior intensidade em 24 h de exposição. Porém, maior redução na mobilidade ocorreu nos exsudatos de tomateiro e alfafa, enquanto maior mortalidade no exsudato de tomateiro, seguido pelo de mostarda.

Indução de Metabólitos Bioativos em Culturas de Células de Maytenus Ilicifolia

Visando a obtenção de triterpenos quinonametídeos em concentração apreciável protocolo para o desenvolvimento de culturas de células de M. ilicifolia foi estabelecido. Estudos visando observar a influência da luminosidade sobre o crescimento das culturas mantidas nas mesmas condições de temperatura e umidade, além da avaliação da influência de diferentes tipos de frascos, que variavam em altura, sobre o crescimento e acúmulo desses metabólitos, foram realizados. O acúmulo desses metabólitos com comprovada atividade biológica se mostrou 100 e 3 vezes maior para a 22beta-hidroximaitenina e maitenina, respectivamente, no sistema in vitro quando comparada à planta in natura. Isto demonstra que o sistema in vitro pode se constituir em uma excelente ferramenta para a produção, em maior escala, destes metabólitos bioativos.

Determinação do mecanismo de destruição de células mediado por meso-tetramesitylporfirina, octaetilporfirina, octaetilporfirina de vanadil e luz visível

A Terapia Fotodinâmica é um tratamento clínico empregado no combate a vários tipos de tumores. Nesta técnica, o paciente recebe uma certa dosagem de uma substância fotossensibilizadora que, por sua vez, acumula-se preferencialmente no tecido tumoral. Em seguida irradia-se luz visível, neste tecido, com a finalidade de se excitar o fotossensibilizador. Esta substância, excitada, pode transferir elétrons e/ou energia para o oxigênio, no estado fundamental, gerando espécies reativas de oxigênio como o radical superóxido e oxigênio singlete. O primeiro é gerado no mecanismo tipo I, pela transferência de elétrons, e o segundo no mecanismo tipo II, pela transferência de energia. Estas espécies reativas geram um estresse oxidativo, no tecido tumoral, levando as células cancerígenas à morte. Neste trabalho, foram avaliadas as propriedades fotossensibilizadoras de três porfirinas e constatou-se que as mesmas são capazes de destruir células, na presença de luz e oxigênio. Este evento foi mais pronunciado, na presença de água deuterada, e inibido por supressores de oxigênio singlete, indicando predominância do mecanismo tipo II.

Validação do método de extração e quantificação de 7-hidróxi- 4',6-dimetóxi-isoflavona em culturas de células em suspensão e calos de Dipteryx odorata

O presente trabalho consiste no desenvolvimento e validação de um método analítico por CLAE/DAD para a detecção da 7-hidróxi-4',6-dimetóxisoflavona em culturas de células em suspensão e calos de Dipteryx odorata cultivados in vitro. Os parâmetros de validação: curva analítica, linearidade, precisão, recuperação, limite de detecção e limite de quantificação foram avaliados e os resultados obtidos demonstraram que o procedimento analítico proposto para a detecção e dosagem desta isoflavona está dentro dos parâmetros recomendados pela RE899/03-ANVISA, podendo ser utilizado para o controle de qualidade de culturas de células cultivadas in vitro desta espécie vegetal.

Sensibilidade do método de obtenção das células bacterianas e da técnica de PCR para detecção de Curtobacterium flaccumfaciens pv. flaccumfaciens em sementes de feijão

Atualmente, existe a necessidade de se desenvolver métodos sensíveis, baratos, reproduzíveis e rápidos para a detecção de fitobactérias em sementes. O objetivo deste trabalho foi otimizar um método de obtenção das células bacterianas e a técnica de PCR para detecção de Curtobacterium flaccumfaciens pv. flaccumfaciens (Cff), em sementes de feijão. Foi utilizado o primer CffFOR2-REV4, desenhado a partir do fragmento amplificado via PCR baseado na seqüência repetitiva (Rep-PCR). Avaliaram-se também quatro métodos de preparação dos extratos de sementes de feijão para a obtenção células de Cff : 1) extrato bruto de sementes; 2 ) extrato concentra do por filtração em membra na milipore (0,22Mu de diâmetro) e ressuspensão em água; 3) extrato concentrado por centrifugação a 10 .00 0 xg por 15 minutos no volume de 20 ou de 80 mL e 4) Bio-PCR. Dentre esses métodos, tanto a Bio-PCR quanto a concentração do extrato por centrifugação, seja no volume de 20 ou de 80 mL, possibilitaram amplificar o segmento de DNA de 306 pb, característico de Cff. Essas duas técnicas, além de detectar a bactéria, apresentam alta sensibilidade, detectando até 1 semente inoculada artificialmente artificialmente com Cff em 999 sementes sadi as. Analisaram-se dezessete lotes comerciais de sementes de feijão pelo método de concentração de extrato por centrifugação, sendo qu e em doze detectou-se a bactéria Cff, observado pela presença de bandas com 306 pb. Portanto, foi possível otimizar um método de obtenção das células bacterianas e técnica de PCR para detecção de Cff em sementes de feijão, que seja sensível, reproduzível e de fácil execução, que poderá ser utilizado rotineiramente em laboratórios de análises de sementes.

Carcinoma de pequenas células do esôfago

Small cell carcinoma of the esophagus is a rare tumor described to the first time by Mckeown in 1952. Clinically it is very similar to small cell carcinoma of the lung. with quick evolution and early dissemination.It is more frequent in men between 60 and 70 years of age. The patients usually have dysphagia and weight loss. Most of the tumours arise in the middle and distal third of the esophagus. Chronic alcohol and tobacco use are usually present. The manegement of primary small cell cancer of the esophagus remains controversial with groups reporting treatment based on operation alone, local radiotherapy, chemotherapyalone, or operation with adjuvant therapy. Overall survivel remains poor at a mean of 5.1 months, with the best rate of survivel in patients undergoing operation with adjuvant chemotherapy. The authors relate two cases of a small cell carcinoma of the esophagus. Both of these patients was female and white, with 51 and 64 years old. The first mainestation was dysphagia and weight loss. Histologic study from endoscopic biopsies reveled the diagnosis. The treatment was, in the both cases surgery, however in one case, chemotherapy and mediastinal irradiation was associated to the ressection. The authors comment the more important aspects about this pathology and the treatment and survival of the patients.