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Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares

Ciência e Tecnologia a serviço da vida

 

Ensino - Pós-Graduação

Cursos de Pós-Graduação
Resumo de Cursos de Pós-Graduação sobre Células a Combustível:


O CCCH possui várias linhas de pesquisa e tem contribuído para a formação de recursos humanos especializados nos  níveis de mestrado, doutorado e pós-doutorado. O centro participa ativamente no programa de iniciação científica do IPEN, oferecendo estágios para graduandos e tecnólogos. Alunos de várias formações como Física, Química e Engenharias são bem-vindos aos nossos laboratórios para conhecer as oportunidades de orientação.

Contato : jramos@ipen.br
Telefone: (11)  3133-9285
 

 Croqui do funcionamento de uma célula tipo PEMFC -Proton-Exchange Membrane Fuel Cell, ou também, PEM - Polymer Electrolyte Membrane


DISCIPLINA: TNM5778
Introdução à Tecnologia de Células a Combustível

Nº de créditos: 8 
Duração - 12 semanas 

Docentes Responsáveis
Dr. Marcelo Linardi
Pré-Requisito: não há

Objetivos
Introduzir o aluno da área de ciências exatas à tecnologia de células a combustível, capacitando-o com um suporte científico e tecnológico do assunto e dando uma visão geral do estado da arte desta emergente fonte de energia. Este curso visa, também, o suprimento de recursos humanos ao projeto de células a combustível do IPEN-CNEN/SP.

Conteúdo
  1. Células a Combustível, Conceito, Classificação, Evolução histórica; Conceitos básicos de eletricidade;
  2. Revisão de eletroquímica básica; Dupla camada elétrica, Modelos;
  3. Introdução à cinética de eletrodos, Polarização; Eletrocatálise, Corrente de intercâmbio;
  4. Células a Combustível, características, materiais, eletrocatalisadores, operação, desenvolvimento, perspectivas;
  5. Células a membrana trocadora de prótons;
  6. Células a ácido fosfórico;
  7. Células a carbonatos fundidos;
  8. Células a óxidos sólidos;
    Obs: este curso tem caráter introdutório e de nivelamento na área de células a combustível.





Disciplina TNM5800
Tópicos em Eletrocatálise Aplicados a Células a Combustível de Baixa Temperatura de Operação


Nº de créditos: 8 
Duração - 12 semanas

Docentes Responsáveis:
Almir Oliveira Neto
Denise Alves Fungaro
Estevam Vitorio Spinacé
Christina A.L.G.O.Forbicini

Pré-Requisito: TNM5778 - Introdução à Tecnologia de Células a Combustível

Objetivos
Fornecer aos alunos os conceitos básicos de eletrocatálise aplicados a células a combustível de baixa temperatura de operação, por meio de aulas teóricas e práticas de laboratório.

Conteúdo
1) Estado Sólido:- Configuração eletrônica, Ligação química, Elementos Metálicos (Tipos de empacotamento, Polimorfismo), Ligas (Substitucionais, Intersticiais), Sólidos Cristalinos (Célula unitária, Fator de empacotamento atômico, Número de coordenação, Densidade, Direções cristalográficas, Planos cristalográficos, Estrutura cristalina de empacotamento compacto), Sólidos não cristalinos.

2) Princípios Básicos de Catálise e Eletrocatálise- Definições e fundamentos, Adsorção química, Quimissorção e catálise por metais, Cinética dos processos catalíticos, Eletrocinética, Equação Butler-Volmer, Coeficiente de Tafel.

3) Métodos de Preparação de eletrocatalisadores para células a combustível de baixa temperatura- métodos convencionais, coloidais, microemulsão e radiolíticos.

4) Caracterização Físico-Química dos eletrocatalisadores- Difração de raios-X (DRX), Análise de raios-X por energia dispersiva (EDX), Microscopia Eletrônica de Transmissão (TEM), Espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios X (XPS), Espectroscopia da Estrutura Fina de Absorção de raios X (EXAFS). 

5) Técnicas eletroquímicas aplicadas à célula a combustível - Introdução: Princípios básicos da voltametria, Instrumentação e condições experimentais- Técnicas voltamétricas aplicadas á célula a combustível: Voltametria cíclica, Bases teóricas, Cinética de reações de eletrodo: sistemas reversível, irreversível e quase-reversível, espécies adsorvidas, sistemas com mais de um componente, Interpretação das curvas corrente vs potencial: exemplo de aplicação na célula- Cronoamperometria: Bases teóricas, Cinética de reações de eletrodo: sistemas reversível, irreversível e quase-reversível, mecanismos mais complexos, Interpretação das curvas corrente vs tempo: exemplo de aplicação na célula.

6) Estudo da reação de oxidação de hidrogênio- Introdução, Possíveis mecanismos de reação, Correlações com o coeficiente de Tafel e isotermas de adsorção, eletrocatalisadores empregados nos estudo frente à reação de oxidação do hidrogênio, Técnicas empregadas no estudo da eletro-oxidação do hidrogênio.

7) Estudo da reação de oxidação de álcoois- Introdução, Mecanismo de oxidação, Produtos da eletro-oxidação do metanol e etanol, Técnicas de caracterização eletroquímicas empregadas, Tipos de eletrocatalisadores empregados.
8) Estudo da reação de redução de oxigênio (RRO)- Mecanismos da RRO, Os eletrocatalisadores e sua influência na RRO.

9) Aplicação da espectroscopia vibracional na região do Infravermelho no estudo dos intermediários formados nos processos de eletrocatálise em células a combustível de baixa temperatura - Fundamentos da espectroscopia vibracional, Métodos de transmissão, Métodos de refletância, Interpretação de espectros. 








DISCIPLINA: TNM - 5804
Tecnologia do Hidrogênio para Aplicação em Células à Combustível

Nº de créditos: 08 
Duração - 10 semanas

Docentes Responsáveis:
Dr. Vanderlei Sérgio Bergamaschi

Pré-Requisito: não há

Objetivos
Apresentar ao aluno matérias-primas e técnicas para a produção de hidrogênio para aplicação em células a combustível.

Conteúdo 

A – Fontes de combustíveis primários para a produção de hidrogênio

1. Introdução
• Desenvolvimento sustentável
• A matriz energética brasileira
• Células a combustível: a energia limpa do século XXI

2. Fontes de Energia

3. Tipos de Combustíveis primários

4. Biomassa
• Conceito
• Tipos
• Biomassa no mundo
• Cenário brasileiro

5. Técnicas de Obtenção de Hidrogênio a Partir da Biomassa


B – Conceitos básicos de catálise para a produção de hidrogênio

1. Introdução
• Histórico
• Adsorção química e física
• Energia de ativação e catálise
• Atividade, seletividade e estabilidade do catalisador

2. Aspectos Gerais da Preparação de catalisadores
• Precipitação
• Impregnação
• Sol-Gel

3. Caracterização
• Composição Química
• Composição de Superfície

4. Uso de catalisadores na produção de hidrogênio


C – Tecnologias referentes à produção de hidrogênio

1. Produção Eletrolítica

2. Produção Termoquímica
• Reforma a vapor
• Reforma com oxidação parcial
• Reforma auto-térmica

3. Armazenamento de Hidrogênio

4. Transporte de Hidrogênio

5. Aspectos de segurança e Manutenção

6. Utilização em Células a Combustível


 

 


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