Desenvolvimento de membranas suportadas de BSCF para separação de oxigênio

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Rachadel, Priscila Lemes
Data de Publicação: 2014
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFSC
Texto Completo: https://repositorio.ufsc.br/xmlui/handle/123456789/128900
Resumo: Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, Florianópolis, 2014.
id UFSC_e53c1e5fe6aef91b094d6dc0fc5a365c
oai_identifier_str oai:repositorio.ufsc.br:123456789/128900
network_acronym_str UFSC
network_name_str Repositório Institucional da UFSC
repository_id_str 2373
spelling Desenvolvimento de membranas suportadas de BSCF para separação de oxigênioEngenharia de materiaisCiência dos materiaisMembranas (Tecnologia)Materiais porososTese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, Florianópolis, 2014.Este trabalho mostra a influência da porosidade do suporte poroso no fluxo de oxigênio de membranas suportadas de composição Ba0,5Sr0,5Co0,8Fe0,2O3-? (BSCF) utilizadas para separação de oxigênio do ar. Por meio de um modelamento, é mostrada uma prova do efeito de poros não-conectados e relações importantes para os fluxos de oxigênio. Assim, existe uma hipótese e uma forte prova da hipótese. Para essa pesquisa foram produzidas e caracterizadas membranas densas, suportes porosos e membranas suportadas do sistema BSCF de estrutura perovskita. As membranas densas, bem como os suportes porosos, foram produzidos por prensagem uniaxial e co-sinterização. Os suportes porosos foram produzidos utilizando dois diferentes agentes formadores de poros: copolímero em bloco de polioxietileno-polioxipropileno e carbono ativado. Camadas porosas de ativação utilizando carbono ativado como formador de poros também foram produzidas e depositadas sobre as membranas BSCF. Foi encontrado que o copolímero gera uma porosidade não interconectada, prejudicando o desempenho das membranas mais finas depositadas sobre o suporte. A limitação exercida pelo suporte reduziu o fluxo de oxigênio em torno de 30%, o que coincidiu com a redução na condutividade elétrica entre a membrana densa e o suporte (33%) e com o valor da porosidade (35%). Um modelo matemático foi proposto para explicar o transporte de oxigênio por meio do suporte de porosidade não conectada, o qual coincidiu com os resultados experimentais, relacionando a dependência do fluxo com a geometria dos poros, a espessura do suporte e a temperatura. Foi também observado que o carbono ativado gera uma porosidade interconectada, mas não homogênea em toda sua estrutura. As camadas de ativação auxiliaram no aumento significativo do fluxo de oxigênio e, por fim, foi observado que o novo suporte ainda exerceu uma influência negativa no fluxo total de oxigênio, no entanto, de 17% contra aproximadamente 30% em relação ao suporte poroso produzido anteriormente. As membranas densas, os suportes porosos e as membranas suportadas foram também avaliadas sob ensaios de microdureza. Foi observada a forte influência da porosidade nos resultados. Positivamente, foi observado que o ensaio não danificou as membranas assimétricas, mostrando a boa integridade das mesmas, as quais apresentaram valores similares de microdureza àqueles observados nas membranas densas.<br>Abstract : This work shows the porosity influence of the porous support in the oxygen flux of supported Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3-? (BSCF) membranes composition for oxygen separation from air. Considering a modeling, it is shown a proof of the effect of non-connected pores and important relations to oxygen fluxes. Hence, there is a hypothesis and a strong proof of the hypothesis. For this research, dense membranes, porous supports and supported membranes of BSCF system and perovskite structure were produced and characterized. Dense membranes as well as porous supports were produced by dry pressing and co-firing. The porous substrates were fabricated using two different pore forming agents polyoxyethylene-polyoxypropylene block copolymer and activated carbon. Porous activation layers using activated carbon as pore former were also produced and coated on BSCF membranes. It was found that the copolymer generates a non-interconnected porosity, which impairs the performance of the thinner membranes on porous substrates in relation to the oxygen flux. The limitation exerted by the porous support reduced the oxygen flux by 30 %, which matched well with the reduction in electrical conductivity between the dense membrane and support (33 %) and the porosity (35 %). A mathematical model was proposed to explain the transport of oxygen through the non-connected pores, which matched well with the experimental results, by relating the dependence of the overall oxygen flux with the geometry of the pores, the support thickness and the temperature. It was also observed that the activated carbon creates an interconnected porosity, although not homogeneous throughout its structure. The activation layers assisted in a significant increase of oxygen flux and finally, it was also observed that the new support still exerted a negative influence on the oxygen flux, however, 17 %, against approximately 30% compared to the previously produced porous support. Dense membranes, porous substrates and supported membranes were also evaluated under micro hardness tests. It was observed the strong influence of the porosity in the results. Positively, it was observed that the test did not compromise the integrity of the asymmetric membranes, showing good integrity of those, which have presented similar micro hardness values to those observed for the dense membranes.Hotza, DachamirMachado, Ricardo Antonio FranciscoUniversidade Federal de Santa CatarinaRachadel, Priscila Lemes2015-02-05T20:28:10Z2015-02-05T20:28:10Z2014info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesis[113] p.| il., grafs.application/pdf327165https://repositorio.ufsc.br/xmlui/handle/123456789/128900porreponame:Repositório Institucional da UFSCinstname:Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)instacron:UFSCinfo:eu-repo/semantics/openAccess2015-02-05T20:28:10Zoai:repositorio.ufsc.br:123456789/128900Repositório InstitucionalPUBhttp://150.162.242.35/oai/requestopendoar:23732015-02-05T20:28:10Repositório Institucional da UFSC - Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)false
dc.title.none.fl_str_mv Desenvolvimento de membranas suportadas de BSCF para separação de oxigênio
title Desenvolvimento de membranas suportadas de BSCF para separação de oxigênio
spellingShingle Desenvolvimento de membranas suportadas de BSCF para separação de oxigênio
Rachadel, Priscila Lemes
Engenharia de materiais
Ciência dos materiais
Membranas (Tecnologia)
Materiais porosos
title_short Desenvolvimento de membranas suportadas de BSCF para separação de oxigênio
title_full Desenvolvimento de membranas suportadas de BSCF para separação de oxigênio
title_fullStr Desenvolvimento de membranas suportadas de BSCF para separação de oxigênio
title_full_unstemmed Desenvolvimento de membranas suportadas de BSCF para separação de oxigênio
title_sort Desenvolvimento de membranas suportadas de BSCF para separação de oxigênio
author Rachadel, Priscila Lemes
author_facet Rachadel, Priscila Lemes
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv Hotza, Dachamir
Machado, Ricardo Antonio Francisco
Universidade Federal de Santa Catarina
dc.contributor.author.fl_str_mv Rachadel, Priscila Lemes
dc.subject.por.fl_str_mv Engenharia de materiais
Ciência dos materiais
Membranas (Tecnologia)
Materiais porosos
topic Engenharia de materiais
Ciência dos materiais
Membranas (Tecnologia)
Materiais porosos
description Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, Florianópolis, 2014.
publishDate 2014
dc.date.none.fl_str_mv 2014
2015-02-05T20:28:10Z
2015-02-05T20:28:10Z
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
format doctoralThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv 327165
https://repositorio.ufsc.br/xmlui/handle/123456789/128900
identifier_str_mv 327165
url https://repositorio.ufsc.br/xmlui/handle/123456789/128900
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv [113] p.| il., grafs.
application/pdf
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Repositório Institucional da UFSC
instname:Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)
instacron:UFSC
instname_str Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)
instacron_str UFSC
institution UFSC
reponame_str Repositório Institucional da UFSC
collection Repositório Institucional da UFSC
repository.name.fl_str_mv Repositório Institucional da UFSC - Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)
repository.mail.fl_str_mv
_version_ 1808652216654888960

Registros relacionados