Síntese e caracterização de carreadores de oxigênio para combustão com recirculação química obtidos via reação de combustão assistida por microondas

Perovskites oxides win importance by its properties and commercials applications, they have a high thermal stability, have conductive properties, electrical, catalytic, electro catalytic, optical and magnetic, and are thermally stable. Because of these properties, are being widely studied as carriers of oxygen in the process of power generation with CO2 capture. In this work, the base carrier system La1-xMexNiO3 (Me = Ca and Sr) were synthesized by the method via the combustion reaction assisted by microwave. were synthesized from the combustion reaction method by microwave process. This method control the synthesi`s conditions to obtain materials with specific characteristics. The carriers calcined at 800 ° C/2h were analyzed by thermal analysis (TG-DTA), to verify its thermal stability, X-ray diffraction (XRD) to verify the phase formation, with subsequent refinement by the Rietveld method, to quantify the percentage of phases formed, the surface area by BET method was determined, scanning electron microscopy (SEM) was obtained to evaluate the material morphology and temperature programmed reduction (TPR) was done to observe the metallic phase of the nickel. After all proposed characterization and analysis of their results can be inferred to these oxides, key features so that they can be applied as carriers for combustion reactions in chemical cycles. The final products showed perovskite-type structures K2NiF4 (main) and ABO3.

Aplicação do Método de Rietveld em caracterização estrutural e nanoestrutural do espinélio 'Ni IND. 1'- 'delta' Co'delta''Fe IND.2''O IND.4' preparado por reação de combustão

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Ferritas 'MG IND. 1' - 'delta'ZN''delta''FE' IND. 2'O IND. 4' obtidas por síntese de reação de combustão: caracterização estrutural e nanoestrutural

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

Análise do 'LA''CR'O IND.3' dopado com 'SR' e 'CO',preparados via reação de combustão, utilizando difração de raios X com aplicação do método de Rietveld

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Síntese de pós de alumina nanocristalina por combustão em solução

Esta dissertação teve como objetivo o estudo e desenvolvimento da técnica de síntese por combustão em solução para obtenção de nanocristais de alumina, e a caracterização desse material por diferentes técnicas. O estudo da obtenção incluiu o modelamento termodinâmico das reações investigadas e a influência da razão combustíveloxidante no tamanho de partícula. A síntese da alumina por combustão foi realizada a partir do par precursor químico glicina-nitrato de alumínio em água, para diferentes razões combustível-oxidante, temperaturas de chama e número total de moles gasosos, relacionando esses parâmetros com tamanho de cristalito no pó, deformação de rede, área superficial e porosidade total. As reações químicas de combustão em solução resultaram na formação in situ de fases metaestáveis de Al2O3 para o pó como-sintetizado. A fase Al2O3-α, cuja formação não ocorreu nem na presença de um extra-oxidante, somente foi obtida após um tratamento térmico a 1100°C do pó como-sintetizado. O modelamento termodinâmico da reação de combustão em solução mostrou que quando a razão combustível-oxidante aumenta, obtém-se uma elevação da temperatura de chama adiabática e da quantidade de gás produzida, definindo características do particulado como morfologia, tamanho de cristalito, área superficial e nível de aglomeração. A caracterização do pó utilizou técnicas como análise termodiferencial (ATD) e termogravimétrica (ATG), granulometria por dispersão de laser (GDL), BET para análise de área superficial e porosidade total, difração de raios X (DRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV), e microscopia eletrônica de transmissão (MET). Os pós de alumina alfa obtidos apresentaram-se como constituídos de cristalitos nanométricos, dispostos na forma de agregados de tamanho micrométrico. O tamanho de cristalito médio, calculado pelo método de Williamson-Hall, a partir de dados de análises por DRX, foi de 97 nm, e deformação média calculada de 5x10-3 % A análise granulométrica dos pós como-sintetizados verificou um tamanho de aglomerado de 40 µm, com distribuição monomodal. As análises por MEV e MET confirmaram a aglomeração das partículas do pó como-sintetizado, a partir de partículas com morfologia irregular.

Estudo do desempenho de catalisadores tipo Ni/CexM1-xO2 (M = Zr ou Mn) na reação de oxidação parcial do metano

One of the main applications of methane is in the production of syngas, a mixture of hydrogen and carbon monoxide. Procedures used in this process are steam reforming, CO2 reforming, partial oxidation and autothermal reforming. The present study evaluated and compared the behavior of nickel catalysts supported on mixed oxides of cerium and manganese in the partial oxidation of methane with that of nickel catalysts supported on mixed oxides of cerium and zirconium. Mixed oxides of cerium and zirconium or cerium and manganese were synthesized using two different preparation methods, the polymeric precursor based on Pechini method and combustion reaction using a microwave. This was followed by impregnation with nickel content of 15 %. Samples were calcined at 300, 800 and 900 °C and characterized by specific surface area (SSA), X-ray fluorescence (XRF), X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), temperature programmed reduction (TPR) and the reaction of partial oxidation of methane. The specific areas of samples decrease with the rise in calcination temperature and after nickel impregnation. Metal-cerium solid solution was formed and the presence of other manganese species outside the solid solution structure was confirmed in the compound with the highest amounts of manganese oxides showed. With regard to scanning electron microscopy, supports based on cerium and zirconium prepared by Pechini method exhibited agglomerated particles without uniform geometry or visible pores on the surface. However, compounds containing manganese presented empty spaces in its structure. Through synthesis by combustion reaction, morphology acquired independently of the proposed composition demonstrated greater porosity in relation to Pechini synthesis. Although catalysts were prepared using different synthesis methods, the insertion of nickel showed very similar reduction profiles (TPR). In relation to nickel catalysts supported on mixed oxide of cerium and zirconium, there is an initial reduction of NiO species that present certain interaction with the support. This is followed by the reduction of Ce4+ in Ce3+ surface, with subsequent bulk reduction. For catalysts containing manganese, a reduction of nickel oxide species occurs, followed by two stages of reduction for species Mn2O3 in Mn3O4 and Mn3O4 in MnO, with subsequent reduction of bulk. With respect to partial oxidation reactions, the nickel catalyst supported on mixed oxide of cerium and zirconium, prepared using the Pechini method, exhibited CH4 conversion of approximately 80 %, with conversion of 81 % when prepared by combustion. This behavior continued for 10 hours of reaction. Manganese content was also found to directly influence catalytic activity of materials; the greater the manganese oxide content, the faster deactivation and destabilization occurred in the catalyst. In both synthesis methods, the nickel catalyst supported on mixed oxide of cerium and zirconium maintained an H2/CO ratio very close to 2 during the 10 hours of partial oxidation reaction. Samples containing manganese displayed smaller H2/CO ratios and lower performance in partial oxidation.

Transportadores sólidos de oxigênio à base de níquel e cobre suportados em aluminatos para combustão do metano pela tecnologia de recirculação química

In recent years, solid carriers suitable oxygen have been developed for use in different chemical processes recirculation. The success of this technology is directly related to the chemical reactivity and the oxygen storage capacity of the carrier. Thus, research into the development of new materials that can be applied to the process becomes extremely important. Possible candidates are the carriers based on nickel and copper for presenting favorable thermodynamic properties. In this work, aluminates type MAl2O4 (M = Mg and Ca) and M0,9B0,1Al2O4 (B = Ni and Cu) that are used as supports were synthesized by combustion reactions assisted by microwave and calcined at 900°C/2h. Then, the carriers were impregnated with 10% (m/m) of nickel or copper, and subsequently calcined at 600°C/2h to obtain the solid oxygen carriers, which were characterized by X-ray diffraction (XRD) Microscopy scanning electron microscopy (SEM) and temperature programmed reduction (TPR). Reactions simulating the combustion process by chemical recirculation were performed by cycles reduction/oxidation, in order to evaluate the reactivity of carriers. XRD analysis revealed diffraction peaks of the spinel type structures. In the doped substrates were verified the presence of secondary phases, suggesting that all the metal was incorporated into the spinel structure. In solid oxygen carriers, the NiO and CuO phases were observed after impregnation of active phases on different media. The results of evaluations of chemical cycles reduction/oxidation revealed that TSO's impregnated with nickel in various media were more active and are potential candidates for use in the chemical recirculation technology

Eficiência de um retardante de longa duração na redução da propagação do fogo

Os aceiros não naturais têm sido alternativa viável e de amplo uso no meio florestal, nas unidades de conservação e nas margens de rodovias para a redução na propagação do fogo. O seu principal objetivo é o de quebrar a continuidade do material combustível, compartimentalizando a área preferencialmente por grupo de material combustível homogêneo. Com o surgimento de novos produtos e de novos equipamentos de aplicação, os aceiros tradicionais têm sido substituídos por aceiros molhados, aceiros verdes ou aceiros químicos. Dentre as técnicas existentes, o presente trabalho teve por objetivo testar a melhor dosagem de um supressante de fogo, em uma área de pastagem formada pela gramínea Brachiaria decumbens. O supressante utilizado foi o phos-chek, um produto cujo princípio ativo é uma mistura de fosfato de amônio com sulfato de amônio na concentração de 0,134 kg/L. As dosagens aplicadas foram de 300, 600, 900 e 1.200 mL/m². A aplicação foi feita com bomba costal anti-incêndio, em parcelas de 2,0 x 5,0 m, com quatro repetições, utilizando-se o delineamento experimental de parcelas inteiramente ao acaso. Foram medidos o tempo gasto para o fogo queimar a parcela sem o produto; o tempo gasto para o fogo queimar a parcela com o produto; a distância que o fogo avançou na parcela com o produto; e a intensidade de queima, além do monitoramento do tempo, medindo-se a umidade relativa e a velocidade do vento em períodos de uma hora. A linha de fogo demorou cerca de 25 vezes mais tempo para queimar dentro da parcela com o produto, na dosagem de 1.200 mL/m², que na parte sem o produto. O fogo queimou toda a parcela na dosagem de 300 mL/m², mas o tempo de queima na parte com o produto foi maior que na sem produto. O phos-chek altera a reação da combustão, retardando o processo de queima e, quanto maior a dosagem, maior o efeito na inibição da reação. A melhor dosagem foi a de 1.200 mL/m², mas deve-se estudar o efeito de dosagens entre 900 e 1.200 mL/m², para melhorar a relação custo/benefício do uso desse produto.

Síntese, caracterização e estudo das propriedades magnéticas de ortoferritas de lantânio dopadas com manganês

Orthoferrites AFeO3 (A = rare earth) are an important class of perovskite oxides that exhibit weak ferromagnetism. These materials find numerous applications as chemical sensors, cathodes for fuel cells and catalysis, which make them interesting from the standpoint of science and technology. Their structural, electrical and magnetic properties are dependent on many factors such as the preparation method, heat treatment conditions, chemical composition and replacement of cations in sites A and/or B. In this paper, LaFe1-xMnxO3 (0 ≤ x ≤ 1) orthoferrites-type was prepared by Pechini method and Microwave-assisted combustion reaction in order to evaluate the influence of synthesis route on the formation of oxide, as well as the effect of parcial replacement of iron by manganese and heat treatment on the magnetic properties. The precursor powders were calcined at 700°C, 900°C, 1100°C and 1300°C for 4 hours and they were characterized by the techniques: Thermogravimetric analysis (TGA), X ray diffraction (XRD), Refinement by Rietveld method, Scanning electron microscopy (SEM), Reduction temperature programmed (RTP) and Magnetic hysteresis measurements performed at room temperature. According to the XRD patterns, the formation of perovskite phase with orthorhombic structure was observed for the systems where 0 ≤ x ≤ 0.5 and rhombohedral for x = 1. The results also showed a decrease of lattice parameters with the parcial replacement of iron by manganese and consequently a reduction in cell volume. The hysteresis curves exhibited weak ferromagnetism for the systems prepared by both synthesis methods. However, a dependence of magnetization as a function of dopant content was observed for samples produced by Pechini method. As for the systems prepared by combustion reaction, it was found that the secondary phases exert a strong influence on the magnetic behavior

Síntese e caracterização de ferritas de níquel dopadas com cobalto e efeito da substituição nas suas propriedades magnéticas

The ferrite composition Ni1 - xCoxFe2O4 (0 ≤ x ≤ 0.75) were obtained by the method of microwave assisted synthesis and had their structural and magnetic properties evaluated due to the effect of the substitution of Ni by Co. The compounds were prepared: according to the concept of chemical propellants and heated in the microwave oven with power 7000kw. The synthesized material was characterized by absorption spectroscopy in the infrared (FTIR), Xray diffraction (XRD) using the Rietveld refinement, specific surface area (BET) , scanning electron microscopy (SEM) with aid of energy dispersive analysis (EDS) and magnetic measurements (MAV). The results obtained from these techniques confirmed the feasibility of the method of synthesis employed to obtain the desired spinel structure, the ferrite, nickel ferrite as for nickel doped with cobalt. The results from XRD refinement ally showed the formation of secondary phases concerning stages α - Fe2O3, FeO, (FeCo)O e Ni0. On the other hand, there is an increase in crystallite size with the increase of cobalt in systems, resulting in an increased crystallinity. The results showed that the BET systems showed a reduction in specific surface area with the increase of cobalt and from the SEM, the formation of irregular porous blocks and that the concentration of cobalt decreased the agglomerative state of the system. The magnetic ferrites studied showed different characteristics according to the amount of dopant used, ranging from a very soft magnetic material (easy magnetization and demagnetization ) - for the system without cobalt - a magnetic material with a little stiffer behavior - for systems containing cobalt. The values of the coercive field increased with the increasing growth of cobalt, and the values of saturation magnetization and remanence increased up to x = 0,25 and then reduced. The different magnetic characteristics presented by the systems according to the amount of dopant used, allows the use of these materials as intermediates magnetic

Análise estrutural e morfológica de ferrita NiFe2O4 dopada com cromo

This paper reports on the effect of the substitution of Fe3+ for Cr3+ ions in the spinel lattice of the powders was investigated. Nickel ferrite powders with a NiFe2-xCrxO4 nominal composition (x = 0.0; 0.5; 1.0 and 1.5 mol of the chromium) were synthesized by combustion reaction using urea as fuel. The powders resulting were characterized by XRD, nitrogen adsorption by BET, SEM and Mössbauer spectroscopy (57Fe Mössbauer spectra). The results show that the substitution of the Fe3+ for Cr3+ions increased the crystalline degree of the phase, reduced the superficial area and consequently increased the particle size. The Mössbauer spectra of the samples also confirm the distribution of the particles size by the magnetic properties. Analyze of the spectra Mössbauer gives an estimate of the superparamagnetic and ferromagnetic particles behavior in each sample for several chromium concentrations.

Avaliação do efeito de escala no cálculo da perigosidade de incêndio florestal

Dissertação apresentada à Escola Superior Agrária do Instituto Politécnico de Castelo Branco para cumprimento dos requisitos necessários à obtenção do grau de Mestre em Sistemas de Informação Geográfica - Recursos Agro-Florestais e Ambientais.

Uma contribuição experimental aos fundamentos da propagação de uma frente de combustão em meio poroso

A propagação de uma frente de combustão ocorre numa variedade de situações e para diferentes propósitos industriais. O desempenho desses processos precisa melhorar e ao mesmo tempo reduzir os níveis de emissões para atender às normas de emissões internacionais. Para isso é necessário um certo grau de conhecimento tanto do processo como dos fenômenos da combustão. Em todos as situações envolvendo a combustão, a propagação é iniciada por uma fonte de calor e, após a ignição do combustível, a frente de combustão alcança o combustível adjacente. Estudos anteriores mostraram a ignição e propagação de uma frente de combustão como um fenômeno complexo que depende de processos químicos, térmicos e físicos. O presente trabalho abordou os desafios encontrados durante uma abordagem empírica para análise da propagação de uma frente de combustão em leito fixo. A partir da utilização de combustíveis simulados foram analisados: a influência da composição do combustível no comportamento da ignição do mesmo, as características da propagação da frente de combustão (regime de combustão, retração do leito e estrutura da frente) e a influência da ignição do combustível na propagação da frente de combustão. Foi possível realizar um mapeamento, para diferentes composições, do comportamento da ignição de combustíveis sólidos. A partir dos resultados de propagação da frente verificou-se que ocorrem basicamente três estágios de combustão no leito: ignição, propagação e oxidação do carbono fixo remanescente. Através das análises de gás notou-se a existência de dois regimes de combustão no leito: limitada pela reação e limitada pelo oxigênio. Foi obtido que em leitos com alta porcentagem de material inerte, onde há maior estabilidade, há uma maior influência da ignição na frente de combustão. Assim, mostrou-se como esses conhecimentos são úteis em diversas aplicações e processos industriais.

Tensão térmica e taxa de reação em um reator para gaseificação de biomassa do tipo concorrente

A conversão da energia química da biomassa em outras formas de energia pode ser processada de diversas maneiras. Dentre essas, encontra-se a gaseificação, que utiliza reatores para conversão da biomassa em gás combustível. Para o dimensionamento de um gaseificador e seus constituintes, vários fatores devem ser levados em consideração, desde as características do combustível até as reais necessidades de energia térmica liberada. Especificamente no dimensionamento da grelha, alguns índices servem de referência, como a tensão térmica e a taxa de reação. Este trabalho teve como objetivos determinar a taxa de reação e a tensão térmica de uma grelha plana utilizada em um gaseificador bem como comparar os valores obtidos com aqueles recomendados para o dimensionamento de grelhas em fornalhas. Foi utilizado um gaseificador de biomassa de fluxo concorrente de pequena escala, ao qual foi acoplada uma câmara para combustão do gás produzido. O combustível utilizado foi toretes de eucalipto, em pedaços com diâmetro de 4 a 8 cm e comprimento de 10 a 20 cm. Conclui-se que os índices de taxa de reação e tensão térmica encontrados podem ser utilizados como parâmetros para o dimensionamento de grelhas de gaseificadores de leito fixo.

Modelagem e simulação da câmara de reação de uma caldeira a carvão pulverizado

O presente trabalho é parte integrante de um projeto multidisciplinar cujo objetivo é construir uma ferramenta computacional capaz de simular a operação de uma Usina Termoelétrica tratando, especificamente, da câmara de reação (local da caldeira onde se desenvolve a queima do combustível). Foi desenvolvido um modelo matemático dinâmico, pseudo-homogêneo, unidimensional e, com propriedades físicas variáveis, com o objetivo de descrever a conversão do calor gerado pela combust em energia térmica, que está baseado em balanços de massa e energia. Este modelo foi implementado no simulador gPROMS e seus parâmetros foram estimados utilizando o módulo gEST deste software (método da máxima verossimilhança), com base em dados de operação da Usina e dados cinéticos de literatura. Para a simulação dinâmica da câmara de reação foi utilizado um método de integração implícita de passos múltiplos com ordem e passo variáveis. A câmara de combustão foi dividida em três zonas, sendo realizados, em cada zona, os balanços de massa e energia, adotando-se a hipótese de mistura perfeita. O modelo desenvolvido prevê o perfil de temperatura ao longo da câmara, as correntes de saída e a composição dos gases de combustão em cada zona; incluindo uma previsão aproximada da concentração dos poluentes formados, principalmente monóxido de nitrogênio e dióxido de enxofre. Os resultados apresentados mostraram que o modelo prediz satisfatoriamente a composição do gás de combustão na saída da câmara de reação e que a divisão da câmara em diferentes zonas de combustão é apropriada para avaliar a geração e o aproveitamento energético na caldeira.