00 CAMPUS ARISTÓTELES CALAZANS SIMÕES (CAMPUS A. C. SIMÕES) CTEC - CENTRO DE TECNOLOGIA Dissertações e Teses defendidas na UFAL - CTEC
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Tipo: Tese
Título: Utilização de nanotubos de carbono na eletrossíntese de hidrogênio a partir da fermentação de frutas tropicais
Título(s) alternativo(s): Utilization of carbon nanotubes in hydrogen electrosynthesis from tropical fruit fermentation
Autor(es): Lopes, Adriana Carla de Oliveira
Primeiro Orientador: Galdino, Fabiane Caxico de Abreu
metadata.dc.contributor.referee1: Ferreira, Fabrícia da Rocha
metadata.dc.contributor.referee2: Santos, Jailma Barros dos Santos
metadata.dc.contributor.referee3: Silva, Júlio Cosme Santos da
metadata.dc.contributor.referee4: Quintela, Paulo Henrique Leite
Resumo: O uso de combustíveis fósseis, especialmente petróleo e gás, tem acelerado nos últimos anos, o que resultou na crise energética que se observa a nível global. O processo biológico fermentativo é uma forma sustentável de produzir hidrogênio, pois pode utilizar como substrato diversos tipos de resíduos industriais e domésticos ricos em carboidratos, tais como as frutas, minimizando os problemas causados pelo descarte inadequado desse material. Dentro de uma perspectiva de conservação de energia e de aproveitamento de fontes renováveis para a geração de energia, este trabalho propôs a identificação do aproveitamento de uma parcela de energia, hoje não utilizada, otimizando as condições da eletrossíntese do hidrogênio produzido a partir da fermentação de frutas tropicais. Para o processo de eletrossíntese foi utilizada uma célula eletrolítica fabricada por um vidreiro, acoplada a duas buretas e dois funis de decantação, com duas passagens para a saída do biogás produzido. A amostra analisada foi um licor fermentado de frutas tropicais (morango, acerola e pitanga). O principal nanomaterial eletródico analisado na eletrossíntese foi o feltro de carbono (FC) modificado com nanotubos de carbono (NTC) obtidos comercialmente. Estudos de voltametria cíclica também foram realizados em sistemas de três eletrodos: eletrodo de carbono vítreo como eletrodo de trabalho, eletrodo de platina como eletrodo auxiliar e Ag/AgCl/Cl- como eletrodo de referência. A caracterização das superfícies dos materiais eletródicos foi realizada através da microscopia eletrônica de varredura (MEV) e microscopia eletrônica de tramissão (MET). Também foram realizadas análises de carboidratos na amostra antes e após o processo de feremnatção para confirmação do mesmo, assim como análises de cromatografica gasosa acoplada a escpctrometria de massa CG/MS, após a eletrossíntese para a verificação dos compostos presentes na amostra. Antes de iniciar os experimentos de eletrólise, foi feito um planejamento experimental usando a técnica do planejamento fatorial completo para analisar a influência das variáveis selecionadas para este estudo. As variáveis independentes selecionadas foram: Concentração do licor de frutas tropicais em % v/v, tipo de eletrodo de trabalho, tempo de eletrólise e pH do meio eletrolítico. A variável dependente observada, que corresponde a resposta do presente trabalho, foi a fração volumétrica (%v/v) do gás hidrogênio obtido nas eletrólises do licor de frutas tropicais. Após os resultados dos testes foi concluído que os nanotubos de carbono podem ser usados como eletrodo de trabalho apresentando grande êxito no processo de produção do hidrogênio e que o pH do meio eletrolítico exerce forte influencia neste processo. O presente trabalho foi concluído apresentando uma rota alternativa na produção de uma fonte renovável de energia.
Abstract: The The use of fossil fuels, especially oil and gas, has accelerated in recent years, resulting in the global energy crisis. The fermentative biological process is a sustainable way to produce hydrogen because it can use as a substrate various types of carbohydrate-rich industrial and household waste such as fruit, minimizing the problems caused by improper disposal of this material. From a perspective of energy conservation and use of renewable sources for energy generation, this work proposed the identification of the use of a portion of energy, not used today, optimizing the electrosynthesis conditions of hydrogen produced from the fermentation of tropical fruits. For the electrosynthesis process was used an electrolytic cell manufactured by a glassmaker, coupled to two burettes and two decantation funnels, with two passages for the output of the biogas produced. The sample analyzed was a fermented tropical fruit liqueur (strawberry, acerola and pitanga). The main electrodic nanomaterial analyzed in the electrosynthesis was the commercially obtained carbon nanotube (NTC) modified carbon felt (CF). Cyclic voltammetry studies were also performed in three-electrode systems: glassy carbon electrode as working electrode, platinum electrode as auxiliary electrode and Ag/AgCl/Cl- as reference electrode. Surface characterization of electrode materials was performed by scanning electron microscopy (SEM) and electron microscopy (TEM). Carbohydrate analyzes were also performed in the sample before and after the fermentation process to confirm it, as well as gas chromatographic analyzes coupled to GC/MS mass spectrometry after electrosynthesis to verify the compounds present in the sample. Before starting the electrolysis experiments, an experimental design was done using the full factorial design technique to analyze the influence of the variables selected for this study. The independent variables selected were: Tropical fruit liqueur concentration in% v / v, working electrode type, electrolysis time and pH of the electrolyte medium. The dependent variable observed, which corresponds to the response of the present work, was the volumetric fraction (% v/v) of hydrogen gas obtained from tropical fruit liquor electrolysis. After the test results it was concluded that carbon nanotubes can be used as a working electrode with great success in the hydrogen production process and that the pH of the electrolytic medium has a strong influence on this process. The present work was concluded by presenting an alternative route in the production of a renewable energy source.
Palavras-chave: Nanotubos de Carbono
Eletrólise
Hidrogênio
Frutas Tropicais
Carbon Nanotubes
Electrolysis
Hydrogen
Tropical Fruits
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA::MATERIAIS NAO METALICOS
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Universidade Federal de Alagoas
Sigla da Instituição: UFAL
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Materiais
Citação: LOPES, Adriana Carla de Oliveira. Utilização de nanotubos de carbono na eletrossíntese de hidrogênio a partir da fermentação de frutas tropicais. 2020. 102 f. Tese (Doutorado em Materiais) – Centro de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Materiais, Universidade Federal de Alagoas, 2019.
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: http://www.repositorio.ufal.br/handle/riufal/6742
Data do documento: 20-dez-2019
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