A Durable Graphitic-Carbon Support for Pt and Pt3Co Cathode Catalysts in Polymer Electrolyte Fuel Cells

The high efficiency of fuel-cell-powered electric vehicles makes them a potentially viable option for future transportation. Polymer Electrolyte Fuel Cells (PEFCs) are most promising among various fuel cells for electric traction due to their quick start-up and low-temperature operation. In recent years, the performance of PEFCs has reached the acceptable level both for automotive and stationary applications and efforts are now being expended in increasing their durability, which remains a major concern in their commercialization. To make PEFCs meet automotive targets an understanding of the factors affecting the stability of carbon support and platinum catalyst is critical. Alloying platinum (Pt) with first-row transition metals such as cobalt (Co) is reported to facilitate both higher degree of crystallinity and enhanced activity in relation to pristine Pt. But a major challenge for the application of Pt-transition metal alloys in PEFCs is to improve the stability of these binary catalysts. Dissolution of the non-precious metal in the acidic environment could alleviate the activity of the catalysts and hence cell performance. The use of graphitic carbon as cathode-catalyst support enhances the long-term stability of Pt and its alloys in relation to non-graphitic carbon as the former exhibits higher resistance to carbon corrosion in relation to the latter in PEFC cathodes during accelerated-stress test (AST). Changes in electrochemical surface area (ESA), cell performance and charge-transfer resistance are monitored during AST through cyclic voltammetry, cell polarization and impedance measurements, respectively. Studies on catalytic electrodes with X-ray diffraction, Raman spectroscopy and transmission electron microscopy reflect that graphitic carbon-support resists carbon corrosion and helps mitigating aggregation of Pt and Pt3Co catalyst particles. (C) 2012 The Electrochemical Society. DOI: 10.1149/2.051301jes] All rights reserved.

Flexible poly(vinyl alcohol-co-ethylene)/modified MMT moisture barrier composite for encapsulating organic devices

Flexible, nano-composite moisture barrier films of poly(vinyl alcohol-co-ethylene) with surface modified montmorillonite fabricated by solution casting were used to encapsulate organic devices. The composite films were characterized by FTIR, UV-visible spectroscopy and SEM imaging. Thermal and mechanical properties of the composite films were studied by DSC and UTM. Calcium degradation test was used to determine the transmission rate of water vapour through the composite films, which showed a gradual reduction from similar to 0.1 g m(-2) day(-1) to 0.0001 g m(-2) day(-1) with increasing modified montmorillonite loading in the neat copolymer. The increase in moisture barrier performance is attributed to the decreased water vapour diffusivity due to matrix-filler interactions in the composite. The accelerated aging test was carried out for non-encapsulated and encapsulated devices to evaluate the efficiency of the encapsulants. The encapsulated devices exhibited longer lifetimes indicating the efficacy of the encapsulant.

Role of electrolyte chemistry on electronic and in vitro electrochemical properties of micro-arc oxidized titania films on Cp Ti

The primary objective of the present work was to study the electronic and in vitro electrochemical properties of micro-arc oxidized titania films on Cp Ti, fabricated independently in various electrolyte solutions consisting of anions such as phosphate (PO43-), borate (B4O72-), citrate (C6H5O73-) and silicate (SiO32-). Further the role of anions on the structural, morphological and compositional properties of the fabricated films was studied. All the titania films were developed by micro-arc oxidation (MAO) technique for a fixed treatment time of 8 min under constant current mode. The surface morphology, elemental distribution, composition and structural characteristics of the films were assessed by scanning electron microscope (SEM) equipped with energy dispersive spectroscopy (EDS) and X-ray diffraction (XRD) techniques. The thermodynamic and kinetic corrosion properties of the films were studied under simulated body fluid (SBF) conditions (pH 7.4 and 37 degrees C) by conducting chronopotentiometric and potentiodynamic polarization tests. Electrochemical impedance spectroscopy (EIS) coupled with equivalent circuit modelling was carried out to analyse the frequency response and Mott-Schottky analysis was performed to study the semiconducting (electronic) properties of the films. Salt spray fog accelerated corrosion test was conducted for 168h as per ASTM B117 standard to corroborate the corrosion and semiconducting properties of the samples based on the visual examination. The XRD results showed that the transformation from the metastable anatase phase to the thermodynamically stable rutile phase and the crystalline growth of the respective phases were strongly influenced by the addition of anions. The SEM-EDS results demonstrated that the phosphorous (P) content in the films varied from 2.4 at% to 5.0 at% indicating that the amount of P in the films could be modified by adding an appropriate electrolyte additive. The electrochemical corrosion test results showed that the film fabricated in citrate (C6H5O73-) containing electrolyte is thermodynamically and kinetically more stable compared to that of all the others. The results of the Mott-Schottky analysis indicated that all the fabricated films showed an n-type semiconducting behaviour and the film developed in citrate (C6H5O73-) containing electrolyte exhibited the lowest donor concentration and the most negative flat band potential that contributed to its highest corrosion resistance in SBF solution. The results of the salt spray accelerated corrosion tests were in agreement with those obtained from the electrochemical and Mott-Schottky analysis.

Pristine and graphitized-MWCNTs as durable cathode-catalyst supports for PEFCs

Long-term deterioration in the performance of PEFCs is attributed largely to reduction in active area of the platinum catalyst at cathode, usually caused by carbon-support corrosion. Multi-walled carbon-nanotubes (MWCNTs) as cathode-catalyst support are found to enhance long-term stability of platinum catalyst (Pt) in relation to non-graphitic carbon. In addition, highly graphitic MWCNTs (G-MWCNTs) are found to be electrochemically more stable than pristine MWCNTs. This is because graphitic-carbon-supported-Pt (Pt/MWCNTs) cathodes exhibit higher resistance to carbon corrosion in-relation to non-graphitic-carbon-supported-Pt (Pt/C) cathodes in PEFCs during accelerated stress-test (AST) as evidenced by chronoamperometry and carbon dioxide studies. The corresponding change in electrochemical surface area (ESA), cell performance, and charge-transfer resistance are monitored through cyclic voltammetry, cell polarization, and impedance measurements, respectively. The extent of crystallinity, namely amorphous or graphitic nature of the three supports, is examined by Raman spectroscopy. X-ray diffraction and transmission electron microscopy studies both prior and after AST suggest lesser deformation in catalyst layer and catalyst particles for Pt/G-MWCNTs and Pt/MWCNTs cathodes in relation to Pt/C cathodes, reflecting that graphitic carbon-support resists carbon corrosion and helps mitigating aggregation of Pt particles. It is also found that with increasing degree of graphitization, the electrochemical stability for MWCNTs increases due to the lesser surface defects.

Aplicação de processos com membranas na remoção de piretróides de efluentes industriais

O tratamento de efluentes industriais tem sido objeto de estudos no sentido da busca de soluções que minimizem impactos ambientais e promovam a conservação do bem natural que é a água. Nesta linha de pensamento, o presente trabalho propôs-se avaliar a viabilidade de recuperação de efluentes industriais contaminados com pesticidas do tipo piretróides em específico: a deltametrina e beta-ciflutrina. A justificativa na escolha deste tipo de componente está fundamentada na alta demanda alimentícia por parte da população mundial e o consequente acréscimo no uso dos agrotóxicos a fim de garantir a eficiência e o elevado volume de produção de alimentos. O objetivo deste trabalho foi estudar a remoção da deltametrina e da beta-ciflutrina de efluentes sintéticos aquosos por meio dos processos de osmose inversa e nanofiltração, com a utilização de membranas de poliamida. O presente estudo se justifica pelo atendimento aos padrões ambientais de concentração de piretróides no meio ambiente e reafirma o uso do sistema com membranas no tratamento de efluentes e remoção destes contaminantes. Para caracterização das membranas, foi realizado o teste de permeabilidade hidráulica, constatando diferentes linearidades de fluxo entre os dois processos, com a variação de pressão de trabalho. O desempenho dos processos foi verificado pela variação de parâmetros de meio reacional, variando a concentração dos piretróides em solução, analisando os princípios ativos isolados e também em mistura de ambos piretróides. Primeiramente se estudou a remoção da deltametrina e da beta-ciflutrina isoladamente em solução, nas concentrações de 5, 25, 50 e 100 mg L-1, sob a pressão de 5 bar. Posteriormente, avaliou-se o desempenho das membranas na remoção dos piretróides em mistura nas soluções sintéticas, com ambos os princípios ativos na concentração de 50 mg L-1, na pressão de 5 bar. Foi estudada a remoção da deltametrina e da beta-ciflutrina nos dois processos: osmose inversa e nanofiltração. Os resultados foram tratados estatisticamente por análise de variância (ANOVA) e pela análise por comparação de amostras independentes a fim de verificar a significância dos valores obtidos e a influência da variação dos parâmetros analisados. Para a faixa de concentração estudada (5, 25, 50 e 100 mg L-1) os valores encontrados de concentração de permeado foram todos consideravelmente baixos. O maior valor encontrado foi de 0,026 mg L-1 no ensaio de nanofiltração com concentração inicial de 5 mg L-1 de beta-ciflutrina em água. Os resultados apresentaram excelentes rejeições em todos os testes, seja com princípio ativo isolado ou em mistura, com rejeições maiores que 99,5% para ambos os piretróides nas concentrações testadas, sob a pressão de 5 bar. O processo de nanofiltração apresentou maiores e melhores fluxos de permeado do que a osmose inversa. Contudo, no que diz respeito à eficácia da separação, ambos processos indicaram ótimo desempenho na remoção dos piretróides, viabilizando assim, a escolha destes métodos para tratamento de efluentes contaminados com este pesticida

High temperature robust SOI ethanol sensor

In this paper we present a robust SOI-CMOS ethanol sensor based on a tungsten-doped lanthanum iron oxide sensing material. The device shows response to gas, has low power consumption, good uniformity, high temperature stability and can be manufactured at low cost and with integrated circuitry. The platform is a tungsten-based CMOS micro-hotplate that has been shown to be stable for over two thousand hours at a high temperature (600°C) in a form of accelerated life test. The tungsten-doped lanthanum iron oxide was deposited on the micro-hotplate as a slurry with terpineol using a syringe, dried and annealed. Preliminary gas testing was done and the material shows response to ethanol vapour. These results are promising and we believe that this combination of a robust CMOS micro-hotplate and a good sensing material can form the basis for a commercial CMOS gas sensor. © 2011 Published by Elsevier Ltd.

‘CLAM’ tests for measuring in-situ permeation properties of concrete

This paper descirbes a simple test measuring the sorptivity (a measure of the absorption property if concrete) and the air and water permeability of concrete on site. Using this test, the decay of pressure is monitired for the air permeability test.whereas water penetrating into the concrete at a constant pressure of 0.01 bar and 1.5 bar are recorded for the sorptivity and the water permeability tests respectively. These tests are essentially non-destructive in nature and a skilled operator is not needed. It is possible to carry out a number of tests quickly and efficiently on site without prior planning. It has been found that statistically satisfactory results can be obtained from a mean of three tests. As the flow lines are largely concentrated within 40 mm from the surface, reasonably reliable results can be obtained by drying the surface even if the surface under test is initially wet.

Characterisation of UK and Irish Cold-Pressed Rapeseed Oils in Relation to Quality Indices and Constituents.

Cold-pressed rapeseed oil (CPRSO) is produced when seeds from an oilseed rape crop are mechanically crushed whilst at a low temperature. CPRSO’s popularity is rapidly expanding and is now produced in most Northern European countries including both N.Ireland and ROI. The CPRSO industry is still relatively new and therefore not as widely researched as other high quality oils. Fifteen CPRSO from The UK, Ireland and France were examined to determine characteristic differences between the oils. Two samples of extra-virgin olive oil and two samples of refined rapeseed oil were also included in the investigation to assess performance against market competitors. The antioxidant potential of the oils was assessed using the ABTS and DPPH radical scavenging assays. Both unexpectedly showed that refined rapeseed oil had the highest potential whilst there was significant difference between many of the CPRSO’s. The acid value (ACOS method Cd 3d-63) ranged widely from 0.47-3.41. To predict the stability during storage, an accelerated oxidation test was carried out where the oils were placed in an oven (60°C) and peroxide value was monitored. The results showed extra-virgin olive oil underwent the least oxidation during the trial. The refined rapeseed oil suffered the worst levels of oxidation whilst the CPRSO’s performed similarly but with some variation. Fatty acid composition was investigated with GC-MS and some of the major fatty acids were found to differ significantly between producers. Minor compound analysis was achieved with extraction and identification through HPLC. All results are critically discussed and compared to relevant published studies.

Análise botânica, química e biológica comparativa entre flores das espécies sambucus nigra L. e sambucus australis cham. & Schltdt. e avaliação preliminar da estabilidade

Flores das espécies Sambucus nigra, de origem européia, e Sambucus australis, nativa da América do Sul (Caprifoliaceae), denominadas sabugueiro e sabugueirodo- brasil, respectivamente, são utilizadas popularmente sob forma de infusão, como antiinflamatórias, laxativas e para condições febris resultantes de afecções do trato respiratório. Estudos prévios para S. nigra indicam compostos fenólicos como principais constituintes químicos, sendo estes relacionados às principais atividades biológicas avaliadas. Objetivando comparar esta espécie com Sambucus australis, foram realizadas análises botânicas macro e microscópicas das flores, identificando as principais diferenças entre as espécies, tais como o número de lóculos no ovário e presença de idioblastos cristalíferos em algumas estruturas, e observando os possíveis contaminantes (pedicelos). Também foram determinados os parâmetros farmacopéicos: cinzas totais e perda por dessecação. Após a análise química, foi escolhido o flavonóide rutina como marcador das espécies, para realizar análises quantitativas nas 31 amostras adquiridas e / ou coletadas, utilizando método de CLAE previamente validado. Soluções hidroetanólicas apresentaram maior capacidade de extração do produto alvo. Os limites mínimos de rutina observados para ambas as espécies foram de aproximadamente 0,65%. Também foram quantificados, por método espectrofotométrico, os flavonóides totais expressos em quercetina, sendo 0,93% e 1,46% os teores mínimos determinados para S.nigra e S. australis, respectivamente. O estudo da estabilidade acelerada (50°C ± 90% U.R.), avaliando a degradação dos constituintes químicos presentes permitiu sugerir a cinética de degradação de segunda ordem para da rutina nas duas espécies. Comparações de atividades biológicas das espécies foram realizadas pelos ensaios das atividades antiinflamatória (inibição do edema em pata de rato induzido por carragenina) e antioxidante (DPPH). Os resultados para o primeiro ensaio demonstraram ação equivalente em ambas as espécies para extratos hidroetanólicos a 80% (86% de inibição) e aquosos (81%), com atividade semelhante ao padrão indometacina (~83%); para a atividade antioxidante os extratos hidroetanólicos a 80% foram mais ativos (CE50 = 16 μg/ml) que os aquosos (CE50 = 27 μg/ml) em S. australis, e ambos extratos, superiores ao 28 extrato padronizado Gingko biloba (CE50 = 40 μg/ml) e aos extratos de S. nigra (CE50= 50 μg/ml – hidroetanólico e CE50= 32 μg/ml – aquoso).

Desempenho de sementes de algodão tratadas quimicamente e armazenadas

Considerando que o armazenamento desempenha papel decisivo na manutenção da qualidade da semente, desenvolveu-se este trabalho com o objetivo de avaliar a qualidade fisiológica e fitossanitária de sementes de algodão, tratadas quimicamente e armazenadas por doze meses. Foram utilizados dois lotes de sementes de algodão cv. DeltaPine-AC90, deslintados quimicamente, que foram submetidos aos tratamentos fungicidas e inseticidas: testemunha; Disulfoton + Carboxin + Thiram; Carbofuran + Carboxin + Thiram; Imidacloprid + Tolylfluanid + Pencycuron. As sementes foram armazenadas em armazém sem controle de temperatura e umidade relativa do ar. Foram retiradas amostras de sementes no início do armazenamento e a cada dois meses e avaliadas quanto ao teor de água, à porcentagem de germinação, ao vigor (testes de envelhecimento acelerado e de germinação à baixa temperatura), à sanidade e à emergência das plântulas. O delineamento utilizado foi o inteiramente casualizado, em esquema fatorial, com quatro repetições. Verificou-se redução da germinação e do vigor de sementes em função do armazenamento. A redução da qualidade fisiológica associou-se com o aumento na ocorrência de Aspergillus sp. e Penicillium sp. nas sementes. A manutenção da qualidade de sementes de algodão foi obtida até o oitavo mês de armazenagem, podendo-se concluir que: a eficiência do tratamento químico de sementes de algodão depende da combinação de produtos utilizados; não se deve tratar com fungicida sementes de algodão com baixo nível de vigor; a ocorrência dos fungos Aspergillus sp. e Penicillium sp. aumentou com o período de armazenamento nas sementes sem tratamento e que a manutenção da qualidade de sementes de algodão para comercialização depende da sua qualidade inicial e do período de armazenamento.

Envelhecimento acelerado em sementes de alface

Objetivou-se adequar a metodologia do teste de envelhecimento acelerado para avaliação do potencial fisiológico de sementes de quatro lotes dos genótipos de alface 'Babá de verão', 'Tainá' e 'Vera', aplicando-se o método tradicional e com o uso de solução saturada de NaCl. Para tal, as sementes foram submetidas à determinação do teor de água, testes de germinação e vigor (primeira contagem, condutividade elétrica, emergência em bandeja, índice de velocidade de emergência) incluindo o teste de envelhecimento acelerado, conduzido nos períodos de 24, 48, e 72 horas, a 41°C com e sem solução saturada de NaCl. O experimento foi conduzido em delineamento inteiramente casualizado com quatro repetições. Os procedimentos tradicional e com o uso da solução saturada de NaCl por 72 horas foram sensíveis em estratificar os lotes em níveis de vigor, além de estarem de acordo com os demais testes utilizados. Portanto, o envelhecimento acelerado de sementes de alface deve ser feito utilizando o período de 72 horas, podendo ser realizado tanto pelo método tradicional quanto pelo método da solução saturada de NaCl.

Temperatura e período de exposição de sementes de milho no teste de envelhecimento acelerado

O teste de envelhecimento acelerado (EA) apresenta possibilidades de uso nos programas de controle de qualidade de sementes de milho. Porém, para uso em rotina, há necessidade de padronização das condições de temperatura e período de exposição das sementes na realização do teste. Esta pesquisa teve por objetivo avaliar o efeito da combinação de duas temperaturas (42 e 45ºC) e dois períodos de envelhecimento (72 e 96h) nos resultados do teste de envelhecimento acelerado em sementes de milho. Para isso, sementes de seis genótipos de milho, tratadas e sem tratamento fungicida, com altos valores de germinação inicial, semelhantes entre si, dentro de cada genótipo, foram submetidas ao EA, de acordo com condições de temperatura e período de exposição pré-estabelecidos. Utilizou-se o delineamento experimental inteiramente casualizado com os tratamentos (lotes x germinação, antes e após o EA) dispostos em esquema fatorial, empregando-se o teste de Tukey a 5% de probabilidade na comparação das médias. Verificou-se que sementes de milho apresentam diferenças de sensibilidade ao envelhecimento acelerado, condicionadas pelo genótipo e tratamento fungicida. Contudo, a combinação 45ºC por 72h possibilita separar lotes de qualidade fisiológica superior e inferior, independentemente do genótipo. O período de exposição das sementes ao envelhecimento acelerado determina o teor de água atingido pelas mesmas.

Metodologia alternativa para condução do teste de envelhecimento acelerado em sementes de milho

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Envelhecimento acelerado como teste de vigor para sementes de milho e soja

A avaliação do vigor de sementes tem sido ferramenta fundamental dentro do programa de controle de qualidade, sendo o teste de envelhecimento acelerado (EA) parte importante do processo. O trabalho foi desenvolvido com o objetivo de confirmar metodologia específica para avaliação do vigor de sementes, em laboratório, tendo como base o EA. Utilizou sementes de milho e soja, seis lotes para cada espécie, com padrões de qualidade (germinação) comercialmente aceitas. As condições de envelhecimento préestabelecidas foram 42ºC/96h e 45ºC/72h para milho e 41ºC/48 e 72h e 42ºC/48 e 72h para soja. Para cada combinação de temperatura e período de envelhecimento, as sementes foram colocadas em caixas plásticas, sobre tela, com 40mL de água destilada, distribuídas em camada única e com base no peso das mesmas. O envelhecimento foi feito usando-se dois tipos de câmara, BOD e jaquetada de água (CJ). Foi determinado o teor de água (TA) e a germinação das sementes antes e após o EA. A absorção de água pelas sementes considerando-se todas as combinações de período de exposição e temperatura, as duas câmaras e as duas formas de determinação do TA, foi maior quando as sementes foram acondicionadas em camada única em relação aquelas pesadas (massa constante), usando-se a câmara jaquetada. Para o milho, a combinação de 45ºC/72h com o acondicionamento das sementes em camada única foi o método mais eficiente para a separação dos lotes quanto ao vigor. Para soja, a combinação 42ºC/48h foi mais eficiente na separação dos lotes, não havendo interferência do método de acondicionamento das sementes, na tela. Conclui-se que a camada única e a câmara tipo BOD devem ser preferencialmente utilizadas no teste EA face aos menores custos de aquisição e manutenção da BOD, visando à separação de lotes quanto aos níveis de vigor, para milho e soja.

Efeito do teor inicial de água de sementes de feijão e da câmara no teste de envelhecimento acelerado

A temperatura interna das câmaras e o teor de água das sementes podem influenciar os resultados obtidos no teste de envelhecimento acelerado (EA) e, consequentemente, sua interpretação. O trabalho foi desenvolvido com o objetivo de avaliar o efeito de diferentes teores iniciais de água de sementes de feijão nos resultados do teste de envelhecimento acelerado e as condições de temperatura e umidade relativa do ar no interior de duas câmaras de envelhecimento e das caixas plásticas (câmaras internas), durante a condução do teste. Utilizaram-se amostras de quatro lotes de sementes de feijão, cujo teor de água inicial foi ajustado para 8, 10 e 12%. As sementes foram submetidas ao envelhecimento em câmaras jaquetada de água e de germinação tipo BOD. Durante a realização do teste, foram monitorados, com um registrador de dados, os valores da temperatura e da umidade relativa do ar no interior das câmaras e das caixas plásticas, avaliados a cada 10 minutos, por sensores de cobre-constantan com bulbos seco e úmido, instalados no interior das mesmas. Verificou-se pequena variação de temperatura e umidade relativa do ar nas duas câmaras, sendo, porém, menor na jaquetada. em função da umidade relativa do ar na câmara jaquetada ter sido mais elevada, as sementes envelhecidas nessa câmara, apresentaram teor de água mais alto do que aquelas envelhecidas na BOD. Ambas as câmaras podem ser utilizadas para a realização do teste de envelhecimento acelerado de sementes de feijão.